题目
6.下列选项中,极限存在的是( ).A. lim_(xto0)(sin x)/(|x|)arctan(1)/(|x|)B. lim_(xto0)(sin x)/(x)arctan(1)/(x)C. lim_(xto0)(|sin x|)/(|x|)arctan(1)/(x)D. lim_(xto0)(|sin x|)/(x)arctan(1)/(x)
6.下列选项中,极限存在的是( ).
A. $\lim_{x\to0}\frac{\sin x}{|x|}\arctan\frac{1}{|x|}$
B. $\lim_{x\to0}\frac{\sin x}{x}\arctan\frac{1}{x}$
C. $\lim_{x\to0}\frac{\left|\sin x\right|}{|x|}\arctan\frac{1}{x}$
D. $\lim_{x\to0}\frac{\left|\sin x\right|}{x}\arctan\frac{1}{x}$
题目解答
答案
D. $\lim_{x\to0}\frac{\left|\sin x\right|}{x}\arctan\frac{1}{x}$
解析
本题考查函数极限存在性的判断,解题的关键在于分别计算各选项函数在$x\to0$时的左极限和右极限,若左右极限相等,则极限存在,否则极限不存在。
A选项
对于$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{|x|} \arctan \frac{1}{|x|}$:
- 当$x\to0^+$时,$x\gt0$,则$|x| = x$,$\lim_{x \to 0^+} \frac{\sin x}{|x|}=\lim_{x \to 0^+} \frac{\sin x}{x}$,根据重要极限$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}=1$,可得$\lim_{x \to 0^+} \frac{\sin x}{x}=1$。
同时$\lim_{x \to 0^+} \arctan \frac{1}{|x|}=\lim_{x \to 0^+} \arctan \frac{1}{x}=\frac{\pi}{2}$。
根据极限的乘法法则$\lim_{x \to a}[f(x)g(x)]=\lim_{x \to a}f(x)\cdot\lim_{x \to a}g(x)$,可得$\lim_{x \to 0^+} \frac{\sin x}{|x|} \arctan \frac{1}{|x|}=1\times\frac{\pi}{2}=\frac{\pi}{2}$。 - 当$x\to0^-$时,$x\lt0$,则$|x| = -x$,$\lim_{x \to 0^-} \frac{\sin x}{|x|}=\lim_{x \to 0^-} \frac{\sin x}{-x}=-1$。
$\lim_{x \to 0^-} \arctan \frac{1}{|x|}=\lim_{x \to 0^-} \arctan \frac{1}{-x}=\frac{\pi}{2}$。
所以$\lim_{x \to 0^-} \frac{\sin x}{|x|} \arctan \frac{1}{|x|}=-1\times\frac{\pi}{2}=-\frac{\pi}{2}$。
由于$\lim_{x \to 0^+} \frac{\sin x}{|x|} \arctan \frac{1}{|x|}\neq\lim_{x \to 0^-} \frac{\sin x}{|x|} \arctan \frac{1}{|x|}$,所以该极限不存在。
B选项
对于$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} \arctan \frac{1}{x}$:
已知$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}=1$。
- 当$x\to0^+$时,$\lim_{x \to 0^+} \arctan \frac{1}{x}=\frac{\pi}{2}$,则$\lim_{x \to 0^+} \frac{\sin x}{x} \arctan \frac{1}{x}=1\times\frac{\pi}{2}=\frac{\pi}{2}$。
- 当$x\to0^-$时,$\lim_{x \to 0^-} \arctan \frac{1}{x}=-\frac{\pi}{2}$,则$\lim_{x \to 0^-} \frac{\sin x}{x} \arctan \frac{1}{x}=1\times(-\frac{\pi}{2})=-\frac{\pi}{2}$。
因为$\lim_{x \to 0^+} \frac{\sin x}{x} \arctan \frac{1}{x}\neq\lim_{x \to 0^-} \frac{\sin x}{x} \arctan \frac{1}{x}$,所以该极限不存在。
C选项
对于$\lim_{x \to 0} \frac{|\sin x|}{|x|} \arctan \frac{1}{x}$:
因为$\lim_{x \to 0} \frac{|\sin x|}{|x|}=1$。
- 当$x\to0^+$时,$\lim_{x \to 0^+} \arctan \frac{1}{x}=\frac{\pi}{2}$,所以$\lim_{x \to 0^+} \frac{|\sin x|}{|x|} \arctan \frac{1}{x}=1\times\frac{\pi}{2}=\frac{\pi}{2}$。
- 当$x\to0^-$时,$\lim_{x \to 0^-} \arctan \frac{1}{x}=-\frac{\pi}{2}$,所以$\lim_{x \to 0^-} \frac{|\sin x|}{|x|} \arctan \frac{1}{x}=1\times(-\frac{\pi}{2})=-\frac{\pi}{2}$。
由于$\lim_{x \to 0^+} \frac{|\sin x|}{|x|} \arctan \frac{1}{x}\neq\lim_{x \to 0^-} \frac{|\sin x|}{|x|} \arctan \frac{1}{x}$,所以该极限不存在。
D选项
对于$\lim_{x \to 0} \frac{|\sin x|}{x} \arctan \frac{1}{x}$:
- 当$x\to0^+$时,$x\gt0$,$|\sin x|=\sin x$,$\lim_{x \to 0^+} \frac{|\sin x|}{x}=\lim_{x \to 0^+} \frac{\sin x}{x}=1$,$\lim_{x \to 0^+} \arctan \frac{1}{x}=\frac{\pi}{2}$。
根据极限的乘法法则可得$\lim_{x \to 0^+} \frac{|\sin x|}{x} \arctan \frac{1}{x}=1\times\frac{\pi}{2}=\frac{\pi}{2}$。 - 当$x\to0^-$时,$x\lt0$,$|\sin x|=-\sin x$,$\lim_{x \to 0^-} \frac{|\sin x|}{x}=\lim_{x \to 0^-} \frac{-\sin x}{x}=-1$,$\lim_{x \to 0^-} \arctan \frac{1}{x}=-\frac{\pi}{2}$。
所以$\lim_{x \to 0^-} \frac{|\sin x|}{x} \arctan \frac{1}{x}=(-1)\times(-\frac{\pi}{2})=\frac{\pi}{2}$。
因为$\lim_{x \to 0^+} \frac{|\sin x|}{x} \arctan \frac{1}{x}=\lim_{x \to 0^-} \frac{|\sin x|}{x} \arctan \frac{1}{x}=\frac{\pi}{2}$,所以该极限存在且等于$\frac{\pi}{2}$。