题目
若x→0,则(sin x+x^2cos(1)/(x))是(1+cos x)ln(1+x)()A. 等价无穷小B. 同阶无穷小C. 高阶无穷小D. 无法判断
若x→0,则$(\sin x+x^{2}\cos\frac{1}{x})$是$(1+\cos x)\ln(1+x)$()
A. 等价无穷小
B. 同阶无穷小
C. 高阶无穷小
D. 无法判断
题目解答
答案
B. 同阶无穷小
解析
本题考查无穷小的比较,解题思路是先明确无穷小比较的定义,即通过求两个无穷小量之比的极限来判断它们的关系,然后分别分析分子分母在$x\to0$时的等价无穷小,最后计算极限得出结果。
步骤一:分析分子$\sin x + x^{2}\cos\frac{1}{x}$在$x\to0$时的情况
- 当$x\to0$时,根据等价无穷小的知识,$\sin x\sim x$。
- 对于$x^{2}\cos\frac{1}{x}$,因为$\cos\frac{1}{x}$是有界函数,即$\vert\cos\frac{1}{x}\vert\leqslant1$,而$\lim\limits_{x\to0}x^{2}=0$,根据有界函数与无穷小的乘积仍为无穷小,可得$\lim\limits_{x\to0}x^{2}\cos\frac{1}{x}=0$。
- 所以当$x\to0$时,$\sin x + x^{2}\cos\frac{1}{x}\sim\sin x\sim x$。
步骤二:分析分母$(1 + \cos x)\ln(1 + x)$在$x\to0$时的情况
- 当$x\to0$时,$\lim\limits_{x\to0}(1 + \cos x)=1 + \cos0=1 + 1 = 2$。
- 又因为当$x\to0$时,$\ln(1 + x)\sim x$。
- 所以当$x\to0$时,$(1 + \cos x)\ln(1 + x)\sim2\ln(1 + x)\sim2x$。
步骤三:计算两个无穷小量之比的极限
求$\lim\limits_{x\to0}\frac{\sin x + x^{2}\cos\frac{1}{x}}{(1 + \cos x)\ln(1 + x)}$,由前面的分析可知,该极限可转化为$\lim\limits_{x\to0}\frac{x}{2x}$。
$\lim\limits_{x\to0}\frac{x}{2x}=\frac{1}{2}$
因为极限值$\frac{1}{2}$为非零常数,根据同阶无穷小的定义:设$\alpha(x)$和$\beta(x)$都是在同一个自变量变化过程中的无穷小,且$\beta(x)\neq0$,若$\lim\limits_{x\to x_0}\frac{\alpha(x)}{\beta(x)} = C\neq0$,则称$\alpha(x)$与$\beta(x)$是同阶无穷小,所以$(\sin x + x^{2}\cos\frac{1}{x})$与$(1 + \cos x)\ln(1 + x)$是同阶无穷小。