
当x趋近于0时,考虑求极限的问题:\(\lim_{x \to 0} \frac{\arctan(3x)}{5x}\)。
我们知道当x趋向于0时,\(\arctan(3x)\)可以近似等于\(3x\),因此原式可以近似简化为\(\lim_{x \to 0} \frac{3x}{5x}\)。
进一步化简后,\(\lim_{x \to 0} \frac{3x}{5x} = \frac{3}{5}\)。
所以,当x趋近于0时,\(\lim_{x \to 0} \frac{\arctan(3x)}{5x} = \frac{3}{5}\)。
这个结论是基于泰勒级数展开或洛必达法则来得出的。通过泰勒展开,\(\arctan(3x)\)在x趋近于0时可以近似为\(3x - \frac{(3x)^3}{3} + O(x^5)\),进一步简化后得到\(\frac{\arctan(3x)}{5x} \approx \frac{3x}{5x} = \frac{3}{5}\)。
此外,应用洛必达法则,对分子分母分别求导,即\(\lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{dx} \arctan(3x)}{\frac{d}{dx} 5x} = \lim_{x \to 0} \frac{\frac{3}{1 + (3x)^2}}{5} = \frac{3}{5}\)。
因此,无论采用哪种方法,我们都可以得到相同的当x趋近于0时,\(\lim_{x \to 0} \frac{\arctan(3x)}{5x} = \frac{3}{5}\)。
这个极限的计算展示了如何处理涉及反正切函数的极限问题,特别是在x接近0的情况下。