题目
3.计算lim_(xto0)(cos x)^(1)/(ln(1+x^(2)))=().A. e^-(1)/(2)B. e^(1)/(2)C. e^2D. e^-2
3.计算$\lim_{x\to0}(\cos x)^{\frac{1}{\ln(1+x^{2})}}$=().
A. $e^{-\frac{1}{2}}$
B. $e^{\frac{1}{2}}$
C. $e^{2}$
D. $e^{-2}$
题目解答
答案
A. $e^{-\frac{1}{2}}$
解析
考查要点:本题主要考查变限函数的极限计算,特别是处理形如$1^\infty$型不定式的常用方法——取自然对数转化为指数形式,并结合洛必达法则或泰勒展开求解。
解题核心思路:
- 识别不定式类型:当$x \to 0$时,$\cos x \to 1$,$\ln(1+x^2) \to 0$,原式为$1^\infty$型不定式。
- 取自然对数:将原式转化为$\lim_{x \to 0} \frac{\ln(\cos x)}{\ln(1+x^2)}$,再通过求导或展开处理。
- 关键步骤:利用洛必达法则或泰勒展开简化极限表达式,最终通过指数运算得到结果。
设原式极限为$L$,则:
$\ln L = \lim_{x \to 0} \frac{\ln(\cos x)}{\ln(1+x^2)}$
步骤1:应用洛必达法则
当$x \to 0$时,分子$\ln(\cos x) \to 0$,分母$\ln(1+x^2) \to 0$,满足$\frac{0}{0}$型不定式。对分子分母分别求导:
$\frac{d}{dx} \ln(\cos x) = -\tan x, \quad \frac{d}{dx} \ln(1+x^2) = \frac{2x}{1+x^2}$
因此:
$\ln L = \lim_{x \to 0} \frac{-\tan x}{\frac{2x}{1+x^2}} = \lim_{x \to 0} \frac{-\sin x (1+x^2)}{\cos x \cdot 2x}$
步骤2:化简并代入极限
当$x \to 0$时,$\sin x \approx x$,$\cos x \approx 1$,代入得:
$\ln L = \lim_{x \to 0} \frac{-x \cdot 1}{2x} = -\frac{1}{2}$
步骤3:求最终结果
$L = e^{\ln L} = e^{-\frac{1}{2}}$