kaoyan3basic 高等数学 第624题

教材习题

📝 题目

### 第624题 624 将 $x \rightarrow 0^{+}$时的三个无穷小量 $\alpha=\int_{0}^{x} \cos t^{2} \mathrm{~d} t, \beta=\int_{0}^{x^{2}} \sin \sqrt{t} \mathrm{~d} t, \gamma=\sqrt{1-x^{2}}-1$ 排列起来,使得排在后面一个是前面一个的高阶无穷小,则正确的排列次序是 (A)$\alpha, \beta, \gamma$ . (B)$\alpha, \gamma, \beta$ . (C)$\beta, \alpha, \gamma$ . (D)$\beta, \gamma, \alpha$ .

💡 答案解析

**答案**:B **解析**: 步骤1:$x \to 0^+$时,$\alpha = \int_0^x \cos t^2 \mathrm{d}t \sim \int_0^x 1 \mathrm{d}t = x$,故$\alpha$为$x$的一阶无穷小。 步骤2:$\beta = \int_0^{x^2} \sin \sqrt{t} \mathrm{d}t$,令$u = \sqrt{t}$,则$\displaystyle \beta = \int_0^x \sin u \cdot 2u \mathrm{d}u \sim \int_0^x 2u^2 \mathrm{d}u = \frac{2}{3}x^3$,故$\beta$为$x$的三阶无穷小。 步骤3:$\displaystyle \gamma = \sqrt{1-x^2} - 1 \sim -\frac{1}{2}x^2$,故$\gamma$为$x$的二阶无穷小。 步骤4:阶数从低到高为$\alpha$(一阶)、$\gamma$(二阶)、$\beta$(三阶),故排列为$\alpha, \gamma, \beta$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:确定α的阶数
当x→0⁺时,cos t² ~ 1,因此α = ∫₀ˣ cos t² dt ~ ∫₀ˣ 1 dt = x,故α为x的一阶无穷小。
公式:∫₀ˣ cos t² dt ~ x
提示:利用被积函数在t=0附近的近似简化积分。
步骤 2/4
目标:确定β的阶数
令u = √t,则t = u²,dt = 2u du,积分限t:0→x²对应u:0→x,故β = ∫₀ˣ sin u · 2u du。当u→0时,sin u ~ u,因此β ~ ∫₀ˣ 2u² du = (2/3)x³,故β为x的三阶无穷小。
公式:β = ∫₀ˣ² sin√t dt = ∫₀ˣ 2u sin u du ~ (2/3)x³
提示:换元后利用等价无穷小简化积分。
步骤 3/4
目标:确定γ的阶数
γ = √(1-x²) - 1,利用等价无穷小:√(1+u) - 1 ~ u/2,令u = -x²,则γ ~ -x²/2,故γ为x的二阶无穷小。
公式:√(1-x²) - 1 ~ -x²/2
提示:使用等价无穷小公式√(1+u)-1 ~ u/2。
步骤 4/4
目标:排列次序
α为一阶,γ为二阶,β为三阶,阶数从低到高排列为α, γ, β。
提示:高阶无穷小排在后面。

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