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n阶无穷小怎么求?

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n阶无穷小的求解需要通过极限比较的方法来确定。以下是具体步骤和注意事项:

一、基本定义

若函数$f(x)$满足:

$$

\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{x^n} = C \neq 0

$$

则称$f(x)$是$x^n$的同阶无穷小;若$C=1$,则称等价无穷小(记作$a \sim b$)。

二、求解步骤

确定基本无穷小量

找出表达式中的最低次幂项,作为比较的基准。例如,对于$f(x) = x^4 - 2x^2$,基本无穷小量是$x^2$。

计算比值极限

计算$\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x^n}$,其中$n$是基本无穷小量的次数。

- 若极限为0,则$f(x)$是$x^n$的高阶无穷小(即$(n+1)$阶或更高);

- 若极限为非零常数,则$f(x)$是$x^n$的同阶无穷小;

- 若极限为1,则$f(x)$与$x^n$等价。

特殊情况的处理

- 若基本无穷小量是$x$,则$x^n$是$n$阶无穷小;

- 若基本无穷小量是$\frac{1}{x}$,则$x^n$是$-n$阶无穷小。

三、示例分析

例1:

判断$x^4 - 2x^2$是$x^2$的几阶无穷小

$$

\lim_{x \to 0} \frac{x^4 - 2x^2}{x^2} = \lim_{x \to 0} (x^2 - 2) = -2 \neq 0

$$

因此,$x^4 - 2x^2$是$x^2$的同阶无穷小。

例2:判断$\ln(1 + \tan^2 x) \sim x$(当$x \to 0$)

$$

\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1 + \tan^2 x)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{\tan^2 x}{x} = \lim_{x \to 0} x \cdot \frac{\tan x}{x} = 0

$$

由于极限为0,但$\tan x \sim x$,所以$\ln(1 + \tan^2 x)$是$x$的高阶无穷小(具体阶数需进一步分析)。

四、注意事项

等价无穷小替换需在乘除运算中谨慎使用,加减运算中需验证等价性;

复合函数可利用链式法则和等价无穷小逐步化简;

高阶无穷小在求极限时可简化表达式,但需注意阶数匹配。

通过以上方法,可以系统地判断无穷小的阶数,并在极限计算中简化问题。