题目
求极限 lim_(xto 0)dfrac(int_{0)^x^2arctan(1+t),dt}(1-cos x)。
求极限 $\lim_{x\to 0}\dfrac{\int_{0}^{x^2}\arctan(1+t)\,dt}{1-\cos x}$。
题目解答
答案
当 $x \to 0$ 时,分子 $\int_{0}^{x^2} \arctan(1+t) \, dt$ 中,积分上限 $x^2 \to 0$,被积函数 $\arctan(1+t)$ 在 $t=0$ 处连续且接近 $\arctan(1) = \frac{\pi}{4}$。由积分中值定理,分子近似为 $\frac{\pi}{4} x^2$。
分母 $1 - \cos x$ 在 $x \to 0$ 时,利用泰勒展开得 $1 - \cos x \approx \frac{x^2}{2}$。
因此,原极限可近似为:
$\lim_{x \to 0} \frac{\frac{\pi}{4} x^2}{\frac{x^2}{2}} = \frac{\pi}{2}.$
或者,使用洛必达法则,对分子和分母分别求导得:
$\lim_{x \to 0} \frac{2x \arctan(1+x^2)}{\sin x} = 2 \cdot 1 \cdot \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{2}.$
答案: $\boxed{\frac{\pi}{2}}$