题目
【11】lim_(xto0)(ln(1+x+x^2)+ln(1-x+x^2))/(sec x-cos x)=
【11】$\lim_{x\to0}\frac{\ln(1+x+x^{2})+\ln(1-x+x^{2})}{\sec x-\cos x}=$
题目解答
答案
将分子利用对数性质合并:
\[
\ln(1+x+x^2) + \ln(1-x+x^2) = \ln(1+x^2+x^4).
\]
分母使用恒等式 $\sec x = \frac{1}{\cos x}$:
\[
\sec x - \cos x = \frac{\sin^2 x}{\cos x}.
\]
当 $x \to 0$ 时,
\[
\ln(1+x^2+x^4) \approx x^2 + x^4, \quad \sin^2 x \approx x^2, \quad \cos x \approx 1.
\]
代入极限得:
\[
\lim_{x \to 0} \frac{x^2 + x^4}{x^2} = \lim_{x \to 0} (1 + x^2) = 1.
\]
**答案:** $\boxed{1}$
解析
考查要点:本题主要考查极限的计算,涉及对数运算性质、三角恒等式以及等价无穷小的替换。
解题核心思路:
- 分子化简:利用对数的加法性质,将两个对数合并为一个,简化表达式。
- 分母化简:将$\sec x - \cos x$转化为$\frac{\sin^2 x}{\cos x}$,便于后续近似。
- 等价无穷小替换:当$x \to 0$时,用$x^2$近似$\sin^2 x$,用$1$近似$\cos x$,用$x^2 + x^4$近似$\ln(1 + x^2 + x^4)$,从而快速计算极限。
破题关键点:
- 对数合并:通过乘积形式简化分子。
- 分母恒等变形:利用三角恒等式$\sec x = \frac{1}{\cos x}$,将分母转化为更易处理的形式。
- 高阶无穷小忽略:在$x \to 0$时,$x^4$相对于$x^2$是高阶无穷小,但需保留到$x^2$项以保证近似精度。
分子化简:
$\ln(1+x+x^2) + \ln(1-x+x^2) = \ln\left[(1+x+x^2)(1-x+x^2)\right]$
展开乘积:
$(1+x+x^2)(1-x+x^2) = 1 + x^2 + x^4$
因此,分子变为:
$\ln(1 + x^2 + x^4)$
分母化简:
$\sec x - \cos x = \frac{1}{\cos x} - \cos x = \frac{1 - \cos^2 x}{\cos x} = \frac{\sin^2 x}{\cos x}$
等价无穷小替换:
当$x \to 0$时:
$\ln(1 + x^2 + x^4) \approx x^2 + x^4, \quad \sin^2 x \approx x^2, \quad \cos x \approx 1$
代入原式:
$\frac{x^2 + x^4}{x^2} = 1 + x^2 \quad \xrightarrow{x \to 0} \quad 1$