函数、极限与连续 / 极限计算 / 概念辨析或快速代入排除
若$\underset{x \rightarrow 0}{\lim} \left|\frac{f \left(x\right)}{\sin x}\right| = 0$,下列正确的是( )
正确答案
A
题目解析
【解析】已知 $\lim_{x \to 0} \left|\frac{f(x)}{\sin x}\right| = 0$,即 $\frac{f(x)}{\sin x} \to 0$,故 $f(x) = o(\sin x)$。又因 $\sin x \sim x$($x \to 0$),所以 $f(x) = o(x)$,即 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x} = 0$。由于 $|x|$ 与 $x$ 在 $x \to 0$ 时等价无穷小(绝对值不改变无穷小阶数),故 $\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{|x|} = 0$,选项 A 正确。
选项 B:$\frac{f(x)}{x \sin x} = \frac{f(x)}{\sin x} \cdot \frac{1}{x}$,其中 $\frac{f(x)}{\sin x} \to 0$,但 $\frac{1}{x} \to \infty$,为 $0 \cdot \infty$ 型未定式,无法确定极限为 0;反例取 $f(x) = x^{3/2}$,则 $\left|\frac{f(x)}{\sin x}\right| \sim |x|^{1/2} \to 0$,但 $\frac{f(x)}{x \sin x} \sim \frac{x^{3/2}}{x^2} = x^{-1/2} \to \infty$,故 B 错误。
选项 C:$1 - \cos x \sim \frac{x^2}{2}$,故分母 $x(1 - \cos x) \sim \frac{x^3}{2}$,而 $f(x) = o(x)$,不能推出 $f(x) = o(x^3)$,反例同上,$f(x) = x^{3/2}$ 时该式趋于 $\infty$,C 错误。
选项 D:$\frac{f(x)}{x^2} = \frac{f(x)}{x} \cdot \frac{1}{x}$,同理为 $0 \cdot \infty$ 型,反例 $f(x) = x^{3/2}$ 使该式趋于 $\infty$,D 错误。综上,选 A。
选项 B:$\frac{f(x)}{x \sin x} = \frac{f(x)}{\sin x} \cdot \frac{1}{x}$,其中 $\frac{f(x)}{\sin x} \to 0$,但 $\frac{1}{x} \to \infty$,为 $0 \cdot \infty$ 型未定式,无法确定极限为 0;反例取 $f(x) = x^{3/2}$,则 $\left|\frac{f(x)}{\sin x}\right| \sim |x|^{1/2} \to 0$,但 $\frac{f(x)}{x \sin x} \sim \frac{x^{3/2}}{x^2} = x^{-1/2} \to \infty$,故 B 错误。
选项 C:$1 - \cos x \sim \frac{x^2}{2}$,故分母 $x(1 - \cos x) \sim \frac{x^3}{2}$,而 $f(x) = o(x)$,不能推出 $f(x) = o(x^3)$,反例同上,$f(x) = x^{3/2}$ 时该式趋于 $\infty$,C 错误。
选项 D:$\frac{f(x)}{x^2} = \frac{f(x)}{x} \cdot \frac{1}{x}$,同理为 $0 \cdot \infty$ 型,反例 $f(x) = x^{3/2}$ 使该式趋于 $\infty$,D 错误。综上,选 A。