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Calculus · real student question

求当 x 趋于 0 时 tan(2x)/sin(3x) 的极限。

Question

计算

lim⁡x→0tan⁡2xsin⁡3x\lim_{x\to 0}\frac{\tan 2x}{\sin 3x}

Step-by-step solution

  1. 先看形式。 tan⁡2x\tan 2x 与 sin⁡3x\sin 3x 在 x=0x=0 处都为零,所以这个商是 00\frac{0}{0} 型。

  2. 把正切改写掉。 用 tan⁡2x=sin⁡2xcos⁡2x\tan 2x=\frac{\sin 2x}{\cos 2x},式子变成 sin⁡2xcos⁡2x sin⁡3x\frac{\sin 2x}{\cos 2x\,\sin 3x}。余弦不碍事,因为 cos⁡0=1≠0\cos 0=1\neq 0。

  3. 分子分母同除以 xx。 商变成 sin⁡2xxcos⁡2x⋅sin⁡3xx\frac{\frac{\sin 2x}{x}}{\cos 2x\cdot\frac{\sin 3x}{x}},这样每一块三角函数都成了标准的 sin⁡kxx\frac{\sin kx}{x} 形状。

  4. 套用标准极限。 由 lim⁡x→0sin⁡kxx=k\lim_{x\to 0}\frac{\sin kx}{x}=k 可知,分子趋于 22,因子 sin⁡3xx\frac{\sin 3x}{x} 趋于 33,而 cos⁡2x→1\cos 2x\to 1。

  5. 合起来。 极限是 21⋅3=23\frac{2}{1\cdot 3}=\frac{2}{3}。

  6. 数值检验。 取 x=10−6x=10^{-6},原来的商算出来是 0.666666670.66666667,与 23\frac{2}{3} 吻合。

Answer

23\frac{2}{3}

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