题目
[题目]极限 lim _(xarrow infty )xsin dfrac (2x)({x)^2+1}= __

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查无穷小量的等价替换在极限计算中的应用,以及对函数整体趋势的分析能力。
解题核心思路:
- 识别关键部分:观察到当$x \to \infty$时,$\dfrac{2x}{x^2+1}$趋向于$0$,因此可以考虑对$\sin\left(\dfrac{2x}{x^2+1}\right)$进行等价无穷小替换。
- 简化表达式:利用$\sin \theta \sim \theta$(当$\theta \to 0$时),将原式转化为更易计算的形式。
- 化简求极限:通过代数运算化简表达式,最终求出极限值。
破题关键点:
- 正确应用等价无穷小替换:明确替换的条件($\dfrac{2x}{x^2+1} \to 0$),并确保替换后表达式的等价性。
- 处理高阶无穷小:确认替换后的误差项在乘以$x$后仍趋于$0$,从而保证结果的准确性。
步骤1:分析$\dfrac{2x}{x^2+1}$的极限
当$x \to \infty$时,分母$x^2+1 \sim x^2$,因此:
$\dfrac{2x}{x^2+1} \sim \dfrac{2x}{x^2} = \dfrac{2}{x} \to 0.$
步骤2:应用等价无穷小替换
由于$\dfrac{2x}{x^2+1} \to 0$,根据$\sin \theta \sim \theta$(当$\theta \to 0$),可得:
$\sin\left(\dfrac{2x}{x^2+1}\right) \sim \dfrac{2x}{x^2+1}.$
步骤3:代入原式并化简
将替换结果代入原式:
$\lim_{x \to \infty} x \cdot \sin\left(\dfrac{2x}{x^2+1}\right) \sim \lim_{x \to \infty} x \cdot \dfrac{2x}{x^2+1}.$
进一步化简分子和分母:
$x \cdot \dfrac{2x}{x^2+1} = \dfrac{2x^2}{x^2+1}.$
当$x \to \infty$时,分子和分母的最高次项均为$x^2$,因此:
$\dfrac{2x^2}{x^2+1} \sim \dfrac{2x^2}{x^2} = 2.$
结论:
原式的极限值为$2$。