题目
5.当x→0时,e-e^cosx是sqrt[3](1+x^2)-1的().A. 高阶无穷小B. 低阶无穷小C. 同阶但非等价无穷小D. 等价无穷小
5.当x→0时,e-e^{cosx}是$\sqrt[3]{1+x^{2}}-1$的().
A. 高阶无穷小
B. 低阶无穷小
C. 同阶但非等价无穷小
D. 等价无穷小
题目解答
答案
C. 同阶但非等价无穷小
解析
考查要点:本题主要考查无穷小阶的比较,需要利用泰勒展开式展开两个函数,比较它们的主部项。
解题核心思路:
- 将两个函数分别展开为泰勒多项式,保留到足够阶数的项;
- 比较展开式中最低次项的次数(决定阶数)和系数(决定是否等价);
- 若次数相同但系数不同,则为同阶但非等价无穷小。
破题关键点:
- 正确展开 $e^{\cos x}$ 和 $\sqrt[3]{1+x^2}-1$ 的泰勒多项式;
- 识别主部项,即最低次项的次数和系数。
展开 $e - e^{\cos x}$
- 展开 $\cos x$:
$\cos x = 1 - \frac{x^2}{2} + \frac{x^4}{24} + o(x^4)$; - 代入指数函数:
$e^{\cos x} = e^{1 - \frac{x^2}{2} + o(x^2)} = e \cdot e^{-\frac{x^2}{2} + o(x^2)}$; - 展开指数函数:
$e^{-\frac{x^2}{2} + o(x^2)} \approx 1 - \frac{x^2}{2} + \frac{(-\frac{x^2}{2})^2}{2} + o(x^2) = 1 - \frac{x^2}{2} + \frac{x^4}{8} + o(x^2)$; - 计算差值:
$e - e^{\cos x} \approx e \left[ \frac{x^2}{2} - \frac{x^4}{8} + o(x^2) \right]$,主部为 $\frac{e}{2}x^2$。
展开 $\sqrt[3]{1+x^2} - 1$
- 二项式展开:
$(1+x^2)^{1/3} = 1 + \frac{1}{3}x^2 + \frac{\frac{1}{3} \cdot \left( \frac{1}{3} - 1 \right)}{2}x^4 + o(x^4)$; - 化简:
$\sqrt[3]{1+x^2} - 1 \approx \frac{1}{3}x^2 - \frac{1}{9}x^4 + o(x^2)$,主部为 $\frac{1}{3}x^2$。
比较阶数
- 两式主部均为 $x^2$,同阶无穷小;
- 系数 $\frac{e}{2} \neq \frac{1}{3}$,非等价无穷小。