记录一道考研数学-关于三角函数的极限

题目:

因为是填空题,所以一眼能看出来得

为什么是零呢?因为感觉不是正数也不是负数(对偶性),所以只能是

学长的讲解:

时,可以把问题理解为一个数列的极限,也就是趋于正无穷的实数。但是,直接看 的极限是行不通的,因为这个表达式相当于 的形式。在这种情况下,你可能想把 单独拿出来处理,但根据乘法运算的规则,只有当两个乘数都存在时,才能进行这样的操作。

所以我们先不要直接看极限,而是先看表达式 本身。在 为实数的情况下, 总是 ,因此这个表达式无论 是多少,都是 。即使把极限带入,结果也是 。尽管你可能会觉得这种形式是“无穷小乘无穷大”,不一定是 ,但实际上这是 乘以任何数,结果必然是

无穷小和 是不同的, 是无穷小的一种特殊情况。虽然无穷小乘无穷大的结果并不总是 ,但在这里,表达式的极限确实是


但是我的问题在于,随着 的增大(只考虑趋向于正无穷大),函数值高速震荡,感觉不像是有界的

之后发现它确实是有界的,因为:

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在判别函数的有界性时,我们需要先知道以下两个重要结论,即: 如果f(x)在闭区间[a,b]上连续,那么f(x)在闭区间[a,b]上有界。 如果f(x)在开区间(a,b)上连续且函数的极限存在于其端点处,则f(x)在开区间(a,b)上有界。

这个函数包连续的,所以理所当然的有界

既然都有界了,那么极限存在


后记:

结合网上的说法和gpt4o给出的答案, 不存在

当且仅当 时,

如果 是非整数实数, 会在 之间振荡。而由于 趋向无穷大,乘积 是一个无穷大乘以振荡的值,无法直接确定这个极限。

因此,严格来说, 是发散的,并不存在一个简单的极限值。如果我们只考虑 为整数的情况,则结果为 ,否则该极限无法求出。

存在,当且仅当 存在;众所周知的, 既不收敛也不发散(在讨论整个序列时,极限存在与收敛实际上是等价的),故极限不存在