AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №2462

Условие

Найти предел \(\displaystyle{\lim_{x\to{1}}\frac{\sin\left( \pi{x^{\alpha}} \right)}{\sin\left( \pi{x^{\beta}} \right)}}\).

Решение

Сперва избавимся от синусов. В этом нам поможет формула \(\displaystyle{\sin{t}=-\sin(t-\pi)}\) и эквивалентность \(\displaystyle{\sin{z}\sim{z}}\) при \(\displaystyle{z\to{0}}\):

\[ \lim_{x\to{1}}\frac{\sin\left( \pi{x^{\alpha}} \right)}{\sin\left( \pi{x^{\beta}} \right)} =\lim_{x\to{1}}\frac{\sin\left( \pi{x^{\alpha}}-\pi \right)}{\sin\left( \pi{x^{\beta}}-\pi \right)} =\lim_{x\to{1}}\frac{\pi{x^{\alpha}}-\pi}{\pi{x^{\beta}}-\pi} =\lim_{x\to{1}}\frac{x^{\alpha}-1}{x^{\beta}-1} \]

Далее применим эквивалентность \(\displaystyle{(1+z)^k-1\sim{kz}}\) при \(\displaystyle{z\to{0}}\):

\[ \lim_{x\to{1}}\frac{x^{\alpha}-1}{x^{\beta}-1} =\lim_{x\to{1}}\frac{(1+(x-1))^{\alpha}-1}{(1+(x-1))^{\beta}-1} =\lim_{x\to{1}}\frac{\alpha(x-1)}{\beta(x-1)} =\frac{\alpha}{\beta} \]

Ответ:

\(\displaystyle{\frac{\alpha}{\beta}}\)

Источники задачи

Задачник №5Демидович "Сборник задач и упражнений по математическому анализу"
Раздел №1Введение в анализ
Задача №545
Пункт №3