卡在這題?用 AI 解開它
Calculus · real student question

求當 x 趨於無窮大時 (1 − cos 2x)/(2x) 的極限。

Question

求 lim⁡x→∞1−cos⁡2x2x\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{1-\cos 2x}{2x}。

Step-by-step solution

  1. 先注意分子根本不會穩定下來。 當 x→∞x\to\infty 時,cos⁡2x\cos 2x 會一直在 −1-1 與 11 之間來回振盪,所以 1−cos⁡2x1-\cos 2x 沒有極限。這就排除了把分式拆開或者用羅必達法則的做法——但這並不妨礙整個商收斂,因為分子始終是有界的。

  2. 先把分子夾起來。 由 −1≤cos⁡2x≤1-1\le\cos 2x\le 1 得 0≤1−cos⁡2x≤20\le 1-\cos 2x\le 2 對每個實數 xx 都成立。這就是關鍵的不等式:有界的分子,配上一個無限增大的分母。

  3. 兩邊同時除以正的分母。 當 x>0x>0 時 2x>02x>0,相除不會改變不等號的方向:0≤1−cos⁡2x2x≤22x=1x.0\le\frac{1-\cos 2x}{2x}\le\frac{2}{2x}=\frac{1}{x}.

  4. 用夾擠定理。 兩側的界限趨向同一個地方:lim⁡x→∞0=0\lim_{x\to\infty}0=0,lim⁡x→∞1x=0\lim_{x\to\infty}\tfrac1x=0。被兩個極限相同的量夾住的函數,必然也取同一個極限,於是 lim⁡x→∞1−cos⁡2x2x=0.\lim_{x\to\infty}\frac{1-\cos 2x}{2x}=0.

  5. 取幾個點驗證一下。 在 x=1000x=1000 處分子最大也不過 22,所以這個商至多是 2/2000=0.0012/2000=0.001;到 x=106x=10^6 時至多是 10−610^{-6}。上界本身垮向 00,這就把答案鎖死了。

Answer

00

Need to solve a different problem like this? Open the solver →