考场上的完美答卷 (4/7)
自洽。而且,这个解法展现了他对数学工具的灵活运用——构造辅助函数,利用罗尔定理,然后消去参数。
他抬头看钟,考试开始四十分钟。教室里大部分人还在挣扎,前排的学霸张涛眉头紧锁,显然也被最后一题难住了。苏雨薇在检查卷子,但眼神有些飘忽。
林澈开始从头检查。
第一题,$\\lim_{x\\to0}\\frac{\\sin3x}{\\tan5x}$。他盯着那个$\\frac{3}{5}$,那种不对劲的感觉又来了。他重新计算:$\\sin3x\\sim3x$,$\\tan5x\\sim5x$,所以极限是$\\frac{3x}{5x}=\\frac{3}{5}$。
但$\\tan5x$在$x\\to0$时等价于$5x$吗?$\\tan\\theta\\sim\\theta$当$\\theta\\to0$,这里$\\theta=5x\\to0$,没错。
可是……林澈闭上眼睛,前世赵建国讲解这道题的声音在脑中回响:“很多同学直接用了等价无穷小,但要注意,$\\tan5x$在$x\\to0$时确实是$5x$的高阶无穷小吗?我们严格计算一下……”
对了!赵建国当时强调了不能直接用等价无穷小,因为分子分母是加减关系?不,这里是乘除,可以用。
但教授说:“这道题我特意设计了一个陷阱,$\\tan5x$在$x\\to0$时等价于$5x$,但$\\sin3x$等价于$3x$,所以答案是$\\frac{3}{5}$——如果你这么想,就掉坑里了。因为$\\tan5x=5x+\\frac{125}{3}x^3+O(x^5)$,展开到三阶项会影响结果吗?我们算一下……”
林澈的笔在草稿纸上飞快运算:
$\\sin3x=3x-\\frac{27}{6}x^3+O(x^5)=3x-\\frac{9}{2}x^3+O(x^5)$
$\\tan5x=5x+\\frac{125}{3}x^3+O(x^5)$
所以$\\frac{\\sin3x}{\\tan5x}=\\frac{3x-\\frac{9}{2}x^3+O(x^5)}{5x+\\frac{125}{3}x^3+O(x^5)}=\\frac{3}{5}\\cdot\\frac{1-\\frac{3}{2}x^2+O(x^4)}{1+\\frac{25}{3}x^2+O(x^4)}$
当$x\\to0$时,这确实趋于$\\frac{3}{5}$。所以答案没错。
但为什么教授要强调“陷阱”?
林澈突然明白了。教授是在说,虽然答案正确,但直接用等价无穷小的理由不够严谨,因为严格来说需要验证余项不影响极限。但作为一道选择题或者填空题,直接写$\\frac{3}{5}$可以得分。作为计算题,可能需要写一两句说明。
他决定保持原答案。
检查完所有题目,时间还剩十五分钟。林澈放下笔,看向窗外。梧桐树的叶子在风中翻动,阳光在叶片间跳跃。他忽然想起前世考完这场试后,自己垂头丧气地去网吧打了一下午游戏,因为感觉又要挂科。
这一次,完全不同了。
“时间到,停笔。”
赵建国的声音响起。教室里响起一片如释重负的叹息,夹杂着几声哀嚎。林澈看着教授走下讲台,一张张收卷子。
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