Expand $\sin 2x$ using Maclaurin series:
$$\sin 2x = 2x - \frac{(2x)^3}{3!} + \frac{(2x)^5}{5!} - \dots = 2x - \frac{8x^3}{6} + O(x^5) = 2x - \frac{4}{3}x^3 + O(x^5)$$Substitute into the given expression:
$$\frac{\sin 2x + ax + bx^3}{x^3} = \frac{(2x - \frac{4}{3}x^3 + O(x^5)) + ax + bx^3}{x^3}$$ $$= \frac{(2 + a)x + (b - \frac{4}{3})x^3 + O(x^5)}{x^3} = \frac{2 + a}{x^2} + \left(b - \frac{4}{3}\right) + O(x^2)$$For the limit as $x \to 0$ to exist and be finite:
- The coefficient of $\frac{1}{x^2}$ must be zero:
$$2 + a = 0 \implies a = -2$$ - The remaining constant term must equal the limit value 1:
$$b - \frac{4}{3} = 1 \implies b = 1 + \frac{4}{3} = \frac{7}{3}$$
मैकलॉरिन श्रेणी से $\sin 2x = 2x - \frac{4}{3}x^3 + O(x^5)$:
व्यंजक में रखने पर:
सीमा के अस्तित्व के लिए:
- $\frac{1}{x^2}$ का गुणांक शून्य होना चाहिए: $2 + a = 0 \implies a = -2$
- अचर पद 1 के बराबर होना चाहिए: $b - \frac{4}{3} = 1 \implies b = \frac{7}{3}$