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常用的等价无穷小在微积分和数学分析中应用广泛,以下是主要分类及常见公式(以 $x to 0$ 为例):
一、基本等价无穷小
三角函数类
$sin x sim x$
$tan x sim x$
$arcsin x sim x$
$arctan x sim x$
指数函数类
$e^x - 1 sim x$
$a^x - 1 sim x ln a quad (a > 0, a neq 1)$
对数函数类
$ln(1 + x) sim x$
$ln(1 - x) sim -x$
幂函数类
$(1 + x)^a sim 1 + ax quad (a neq 0)$
二、高阶等价无穷小(泰勒展开)
三角函数类
$sin x = x - frac{1}{6}x^3 + o(x^3)$
$cos x = 1 - frac{1}{2}x^2 + frac{1}{24}x^4 + o(x^4)$
$tan x = x + frac{1}{3}x^3 + o(x^3)$
其他函数类
$1 - cos x sim frac{1}{2}x^2$
$x - ln(1 + x) sim frac{1}{2}x^2$
$x - sin x sim frac{1}{6}x^3$
三、补充说明
适用范围 :上述等价关系仅在 $x to 0$ 时成立。若自变量趋于其他值(如 $x to infty$),需使用其他方法(如洛必达法则)。
注意事项 :等价无穷小替换需谨慎使用,避免在非等价区间引发错误。例如,当 $x to infty$ 时,$sin x$ 和 $x$ 不是等价无穷小。
以上公式为常见数学分析场景中的核心等价无穷小,掌握这些关系可简化极限计算和微分运算。