题目
(2) lim _(xarrow infty )dfrac (arctan x)(x).

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查反三角函数$\arctan x$的极限性质以及无穷小量与无穷大量比值的极限计算。
解题核心思路:
- 明确$\arctan x$的渐进行为:当$x \rightarrow +\infty$时,$\arctan x \rightarrow \dfrac{\pi}{2}$,即分子趋于常数。
- 分析分母的增长趋势:分母$x$趋于$+\infty$,因此整体形式为“常数/无穷大”。
- 直接应用极限运算法则:常数除以无穷大结果为$0$。
破题关键点:
- 抓住分子的渐近值:$\arctan x$在$x \rightarrow +\infty$时的极限是$\dfrac{\pi}{2}$,而非继续增长。
- 避免混淆函数关系:注意$\arctan x$与$\tan x$的不同行为,避免误用互为反函数的关系。
步骤1:分析分子$\arctan x$的极限
当$x \rightarrow +\infty$时,$\arctan x$的极限为$\dfrac{\pi}{2}$,即:
$\lim_{x \rightarrow +\infty} \arctan x = \dfrac{\pi}{2}.$
步骤2:分析分母$x$的极限
当$x \rightarrow +\infty$时,分母$x$趋于无穷大:
$\lim_{x \rightarrow +\infty} x = +\infty.$
步骤3:计算整体极限
将分子和分母的极限代入原式:
$\lim_{x \rightarrow +\infty} \dfrac{\arctan x}{x} = \dfrac{\dfrac{\pi}{2}}{+\infty} = 0.$
验证方法(洛必达法则)
原式为$\dfrac{\infty}{\infty}$型不定式,可对分子分母分别求导:
$\lim_{x \rightarrow +\infty} \dfrac{\dfrac{d}{dx}(\arctan x)}{\dfrac{d}{dx}(x)} = \lim_{x \rightarrow +\infty} \dfrac{\dfrac{1}{1+x^2}}{1} = \dfrac{1}{+\infty} = 0.$