題目
Problem
甲、填充題:共8題,每題8分,共64分。請在答案卷上列出題號依序作答。
- Evaluate the limit:
x→2limx−21∫4x2tsintdt.
解答
解法一
思路
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- 本題求當 x→2 時的極限。原式可重寫為:
limx→2x−2∫4x2tsintdt
- 當 x=2 時,上限 x2=4,分子積分式為 ∫44=0,分母為 2−2=0,此為 00 型的未定式。
- 第一步:使用羅必達法則與微積分基本定理:
- 對分母求導: dxd(x−2)=1。
- 對分子求導,應用微積分基本定理的第一形式與連鎖律:
dxd∫4x2tsintdt=x2sin(x2)⋅dxd(x2)=x2sin(x2)⋅2x
- 第二步:求導後帶入 x=2 求解。
答題過程
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我們將待求極限式表示成分式形式:
L=x→2limx−2∫4x2tsintdt
當 x→2 時,分子與分母均趨近於 0,此為 00 型未定式。我們使用羅必達法則(L’Hôpital’s Rule),對分子與分母分別關於 x 求導:
- 分母求導:
dxd(x−2)=1
- 分子求導:
根據萊布尼茲法則(微積分基本定理第一形式與連鎖律):
dxd∫4x2tsintdt=x2sin(x2)⋅dxd(x2)=x2sin(x2)⋅2x
將求導結果代回極限式中:
L=L.H.x→2lim1x2sin(x2)⋅2x=x→2limx2sin(x2)
代入 x=2:
L=22sin(4)=sin4
結論:
- 填入 sin4。