kaoyan1basic 高等数学 第31题

教材习题

📝 题目

### 【基础篇】第31题(选择题) 31.设 $\alpha(x)=\int_{0}^{x} t f(t) \mathrm{d} t, \beta(x)=\int_{0}^{x} x f(t) \mathrm{d} t, f(x)>0$ ,且 $f^{\prime}(x)=o(x)\left(x \rightarrow 0^{+}\right)$,则当 $x \rightarrow 0^{+}$时,$\alpha(x)$ 是 $\beta(x)$ 的( ). (A)高阶无穷小 (B)低阶无穷小 (C)等价无穷小 (D)同阶但非等价无穷小

💡 答案解析

**答案**:A **解析**:步骤1:$\alpha(x)=\int_0^x t f(t) dt$,$\beta(x)=\int_0^x x f(t) dt = x \int_0^x f(t) dt$。 步骤2:当$x\to0^+$时,$f(x)>0$且$f'(x)=o(x)$,即$f'(x)$是比$x$高阶的无穷小,故$f(x)$可展开:$f(x)=f(0)+f'(0)x+o(x^2)$,但$f'(0)=0$(因$f'(x)=o(x)$,则$f'(0)=0$),故$f(x)=f(0)+o(x^2)$,即$f(x)\to f(0)>0$为常数。 步骤3:比较阶数。$\displaystyle \alpha(x) \sim f(0) \int_0^x t dt = f(0) \frac{x^2}{2}$,$\beta(x) \sim x \int_0^x f(0) dt = f(0) x^2$。故$\alpha(x)$与$\beta(x)$同阶,$\displaystyle \frac{\alpha(x)}{\beta(x)} \to \frac{1}{2}$,为同阶非等价无穷小。对应D。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:写出α(x)和β(x)的表达式
α(x)=∫₀ˣ t f(t) dt,β(x)=∫₀ˣ x f(t) dt = x∫₀ˣ f(t) dt。
公式:α(x)=∫₀ˣ t f(t) dt,β(x)=x∫₀ˣ f(t) dt
提示:注意β(x)中的x可以提到积分号外。
步骤 2/4
目标:利用条件f'(x)=o(x)分析f(x)的性态
由f'(x)=o(x) (x→0⁺)得f'(0)=0,且f(x)在x=0处可展开:f(x)=f(0)+f'(0)x+o(x²)=f(0)+o(x²),故f(x)→f(0)>0为常数。
公式:f(x)=f(0)+o(x²)
提示:f'(x)=o(x)意味着f'(x)/x→0,故f'(0)=0。
步骤 3/4
目标:求α(x)和β(x)的等价无穷小
α(x) ~ f(0)∫₀ˣ t dt = f(0)·x²/2,β(x) ~ x∫₀ˣ f(0) dt = f(0)x²。
公式:α(x) ~ f(0)x²/2,β(x) ~ f(0)x²
提示:利用f(x)~f(0)将f(t)近似为常数。
步骤 4/4
目标:比较α(x)与β(x)的阶数
lim_{x→0⁺} α(x)/β(x) = [f(0)x²/2] / [f(0)x²] = 1/2,故α(x)与β(x)同阶但非等价无穷小。
公式:lim α(x)/β(x)=1/2
提示:同阶非等价即比值为非1常数。

📷 拍照上传批改

拍照上传批改功能已预留入口,后续接入图片上传、OCR识别与AI批改。