AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №2448

Условие

Показать, что \(\displaystyle{f(x)=1-x^4-\cos{x^2}}\) – бесконечно малая функция при \(\displaystyle{x\to{0}}\) и найти функцию \(\displaystyle{g(x)}\) вида \(\displaystyle{Ax^n}\) такую, что \(\displaystyle{f(x)\sim{g(x)}}\) при \(\displaystyle{x\to{0}}\).

Решение

\[ \lim_{x\to{0}}f(x) =\lim_{x\to{0}}\left(1-x^4-\cos{x^2}\right) =1-0^4-1 =0 \]
\[ \lim_{x\to{0}}\frac{f(x)}{g(x)} =\lim_{x\to{0}}\frac{1-\cos{x^2}-x^4}{Ax^n} =\lim_{x\to{0}}\frac{\frac{1}{2}\cdot\left(\frac{\sin\frac{x^2}{2}}{\frac{x^2}{2}}\right)^2-1}{Ax^{n-4}} \]

Функция в числителе стремится к \(\displaystyle{-\frac{1}{2}}\) при \(\displaystyle{x\to{0}}\). Знаменатель будет стремиться к некоей отличной от нуля константе \(\displaystyle{A}\) если \(\displaystyle{n=4}\).

\[ \lim_{x\to{0}}\frac{\frac{1}{2}\cdot\left(\frac{\sin\frac{x^2}{2}}{\frac{x^2}{2}}\right)^2-1}{Ax^{n-4}} =\lim_{x\to{0}}\frac{\frac{1}{2}\cdot\left(\frac{\sin\frac{x^2}{2}}{\frac{x^2}{2}}\right)^2-1}{A} =-\frac{1}{2A} \]

Из равенства \(\displaystyle{-\frac{1}{2A}=1}\) имеем \(\displaystyle{A=-\frac{1}{2}}\). Итак, \(\displaystyle{g(x)=-\frac{x^4}{2}}\).

Ответ:

\(\displaystyle{g(x)=-\frac{x^4}{2}}\).

Источники задачи

Задачник №2Кудрявцев "Сборник задач по математическому анализу" (том №1)
Параграф №9Предел функции
Задача №48
Пункт №3