logo
  • write-homewrite-home-active首页
  • icon-chaticon-chat-activeAI 智能助手
  • icon-pluginicon-plugin-active浏览器插件
  • icon-subjecticon-subject-active学科题目
  • icon-uploadicon-upload-active上传题库
  • icon-appicon-app-active手机APP
首页
/
数学
题目

已知lim_(xto0)((1+sin2x^2)^frac(1)/(x^{2))-e^2}(x^n)=a(aneq0),求a和n的值.

已知$\lim_{x\to0}\frac{\left(1+\sin2x^{2}\right)^{\frac{1}{x^{2}}}-e^{2}}{x^{n}}=a(a\neq0)$,求a和n的值.

题目解答

答案

为了解决给定的极限问题,我们从表达式$\lim_{x\to0}\frac{\left(1+\sin2x^{2}\right)^{\frac{1}{x^{2}}}-e^{2}}{x^{n}}=a(a\neq0)$开始。首先,我们需要分析极限内的表达式$\left(1+\sin2x^{2}\right)^{\frac{1}{x^{2}}}$。 利用指数和对数的性质,我们可以将表达式重写为: \[ \left(1+\sin2x^{2}\right)^{\frac{1}{x^{2}}} = e^{\frac{1}{x^2}\ln(1+\sin2x^2)}. \] 接下来,我们使用$\ln(1+y)$在$y=0$附近的泰勒展开,即$\ln(1+y) \approx y - \frac{y^2}{2} + O(y^3)$。这里,$y = \sin2x^2$,且当$x \to 0$时,$\sin2x^2 \approx 2x^2$。因此,我们有: \[ \ln(1+\sin2x^2) \approx \sin2x^2 - \frac{(\sin2x^2)^2}{2} + O((\sin2x^2)^3) \approx 2x^2 - \frac{(2x^2)^2}{2} + O(x^6) = 2x^2 - 2x^4 + O(x^6). \] 将此代回指数表达式中,我们得到: \[ e^{\frac{1}{x^2}\ln(1+\sin2x^2)} \approx e^{\frac{1}{x^2}(2x^2 - 2x^4 + O(x^6))} = e^{2 - 2x^2 + O(x^4)}. \] 利用$e^y$在$y=0$附近的泰勒展开,即$e^y \approx 1 + y + \frac{y^2}{2} + O(y^3)$,我们有: \[ e^{2 - 2x^2 + O(x^4)} \approx e^2 e^{-2x^2 + O(x^4)} \approx e^2 \left(1 - 2x^2 + O(x^4)\right) = e^2 - 2e^2 x^2 + O(x^4). \] 现在,我们将此代回原始极限表达式中: \[ \lim_{x\to0}\frac{\left(1+\sin2x^{2}\right)^{\frac{1}{x^{2}}}-e^{2}}{x^{n}} = \lim_{x\to0}\frac{e^2 - 2e^2 x^2 + O(x^4) - e^2}{x^n} = \lim_{x\to0}\frac{-2e^2 x^2 + O(x^4)}{x^n}. \] 为了使极限存在且非零,$x$的幂次在分子和分母中必须相等。因此,我们设$n = 2$: \[ \lim_{x\to0}\frac{-2e^2 x^2 + O(x^4)}{x^2} = \lim_{x\to0}\left(-2e^2 + O(x^2)\right) = -2e^2. \] 因此,$a$的值是$-2e^2$,$n$的值是2。最终答案是: \[ \boxed{-2e^2, 2}. \]

解析

考查要点:本题主要考查极限的计算,特别是涉及指数函数和泰勒展开的应用。需要学生掌握等价无穷小替换、泰勒展开以及极限阶数的比较。

解题核心思路:

  1. 将表达式$\left(1+\sin2x^{2}\right)^{\frac{1}{x^{2}}}$转化为指数形式,利用自然对数展开;
  2. 对$\ln(1+\sin2x^2)$进行泰勒展开,保留到足够高的阶数;
  3. 对指数函数$e^y$再次展开,得到分子的主部;
  4. 通过比较分子和分母的阶数,确定$n$的值,进而求出$a$。

破题关键点:

  • 识别指数部分的极限形式,并展开到足够高的阶数;
  • 正确处理泰勒展开中的高阶小项,确保主部项的准确性;
  • 通过阶数匹配确定$n$的值,使极限存在且非零。
  1. 处理指数部分
    将$\left(1+\sin2x^{2}\right)^{\frac{1}{x^{2}}}$写成指数形式:
    $\left(1+\sin2x^{2}\right)^{\frac{1}{x^{2}}} = e^{\frac{1}{x^2}\ln(1+\sin2x^2)}.$

  2. 展开$\ln(1+\sin2x^2)$
    当$x \to 0$时,$\sin2x^2 \approx 2x^2 - \frac{(2x^2)^3}{6}$,代入$\ln(1+y)$的泰勒展开:
    $\ln(1+\sin2x^2) \approx \sin2x^2 - \frac{(\sin2x^2)^2}{2} \approx 2x^2 - 2x^4 + O(x^6).$

  3. 代入指数函数并展开
    指数部分为:
    $e^{\frac{1}{x^2}(2x^2 - 2x^4 + O(x^6))} = e^{2 - 2x^2 + O(x^4)}.$
    进一步展开$e^{-2x^2}$:
    $e^{2 - 2x^2 + O(x^4)} \approx e^2 \left(1 - 2x^2 + 2x^4\right).$

  4. 计算分子主部
    分子为:
    $e^2 - 2e^2x^2 + O(x^4) - e^2 = -2e^2x^2 + O(x^4).$

  5. 确定$n$和$a$
    分子主部为$-2e^2x^2$,分母为$x^n$。为使极限非零,需$n=2$,此时:
    $\lim_{x\to0}\frac{-2e^2x^2}{x^2} = -2e^2.$

相关问题

  • 4.已知 sin alpha =-dfrac (3)(5), 且α是第三象限的角,则 cos alpha = __ ,-|||-tan alpha = __ o

  • 下面哪个逻辑等价关系是不成立的()A. forall x-P(x)equiv -square xP(x)B. forall x-P(x)equiv -square xP(x)C. forall x-P(x)equiv -square xP(x)D. forall x-P(x)equiv -square xP(x)

  • 设A、B为事件P( A )=0.5 , P(A+B )=0.75,则 (Boverline (A))=_______。

  • 从下面各数中找出所有的质数. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

  • 已知一元二次函数的图像的顶点坐标为(1,2),并且经过点P(3,-4),求:(1)函数的解析式;(2)函数图像的对称轴(3)函数单调减的区间。

  • __-|||-(10 ) lim _(xarrow infty )dfrac ({x)^3-2(x)^2+5}(100{x)^2+15}

  • 【单选题】设U=(u1,u2,u3,u4), 有模糊集合A、B:A = 0.1/u1 + 0.7/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4,B = 0.3/u1 + 0.2/u2 + 0.6/u3 + 0.4/u4,则模糊集合A与B的交、并、补运算结果正确的一项是 。A. A 与 B 的交运算: 0.1/u1 + 0.2/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4B. A 与 B 的并运算: 0.1/u1 + 0.7/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4C. A 的补运算: 0.9/u1 + 0.3/u2 + 0.4/u3 + 0.4/u4D. B 的补运算: 0.7/u1 + 0.8/u2 + 0.4/u3 + 0.4/u4

  • 12 3 45 6 7 8 910 11 12 13 14 15 1617 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 3637 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 4950 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 请找出左图表的规则(至少5个)

  • A+BC =

  • 10 . 函数(x)=sin (2x+dfrac (pi )(6))的最小正周期为___________ .

  • 8 . 有一个农夫带一匹狼、一只羊和一棵白菜过河(从河的北岸到南岸)。如果没有农夫看管,则狼要吃羊,羊要吃白菜。但是船很小,只够农夫带一样东西过河。用0和1表示狼、羊、白菜分别运到南岸的状态,0表示不在南岸,1表示在南岸,(如:100表示只有狼运到南岸)。初始时,南岸状态为000,表示狼、羊、白菜都没运到南岸,最终状态为111,表示狼、羊、白菜都运到了南岸。用状态空间为农夫找出过河方法,以下狼、羊、白菜在南岸出现的序列可能是( )。A. 000-010-100-101-111B. 000-010-001-101-111C. 000-100-110-111D. 000-001-011-111

  • https:/img.cdnjtzy.com/zyb_a9fbde2ddd269cef5638c27e19aff9b4.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm一个底面是圆形的扫地机器人,贴合着一块地毯边缘行进一周(如图)。这块地毯的两端是半圆形中间是长方形。扫地机器人圆形底面的半径是https:/img.cdnjtzy.com/zyb_10216bc971f58ed03f5ceaf1efd30f89.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm,它的圆心走过路线的长度是______https:/img.cdnjtzy.com/zyb_b5517f317a704553c4186b8deb5b7a51.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm。​

  • 计算: (log )_(2)9cdot (log )_(3)4= __

  • 7.求过点 (3,1,-2) 且通过直线 dfrac (x-4)(5)=dfrac (y+3)(2)=dfrac (z)(1) 的平面方程.

  • 下列命题中错误的是( )A B C D

  • 考虑下面的频繁3-项集的集合:⑴ 2, 3}, (1,2,4), (1,2, 5), (1,3,4), (1, 3, 5), (2, 3,4), (2, 3, 5), (3,4, 5)假 定数据集中只有5个项,采用合并策略,由候选产生过程得到4-项集不包含()A. 1, 2, 3, 4B. 1, 2, 3, 5C. 1, 2,4, 5D. 1,3, 4, 5

  • 下列哪项不是命题()A. 我正在说谎。B. 北京是中国的首都C. 你在吃饭吗D. 13能被6整除。

  • 【填空题】sin dfrac (11)(6)pi =___.

  • 下列哪项不是命题()A. 我正在说谎。B. 13能被6整除。C. 你在吃饭吗D. 北京是中国的首都。

上一页下一页
logo
广州极目未来文化科技有限公司
注册地址:广州市黄埔区揽月路8号135、136、137、138房
关于
  • 隐私政策
  • 服务协议
  • 权限详情
学科
  • 医学
  • 政治学
  • 管理
  • 计算机
  • 教育
  • 数学
联系我们
  • 客服电话: 010-82893100
  • 公司邮箱: daxuesoutijiang@163.com
  • qt

©2023 广州极目未来文化科技有限公司 粤ICP备2023029972号    粤公网安备44011202002296号