最新高等数学洛必达法则
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第3章 导数的应用本章介绍导数的一些应用,利用导数求未定式的极限,利用导数研究函数的性态:判断函数的单调性和凹凸性,求函数的极值、最大值、最小值,并解决实际工作中的一些简单最优化问题。
§3.1 洛必达法则如果当0x x →(或x →∞)时,函数()f x 与()g x 都趋于零或都趋于无穷大,则极限0()lim()x x f x g x →(或()lim ()x f x g x →∞)可能存在,也可能不存在,通常称这种极限为未定式,并分别记为00或∞∞。
例如,极限0sin lim x x x →是00型未定式,极限221lim 23x x x →∞-+是∞∞型未定式。
在第1章中,我们曾计算过这种极限,由于不能直接利用极限运算法则,通常需要经过适当的变形,转化成可利用极限运算法则的形式进行计算,这种变形没有一般方法,需视具体问题而定。
下面介绍利用导数计算未定式极限的一般方法——洛必达法则。
一、 00型与∞∞型未定式定理3.1 设函数()f x 、()g x 满足: (1)0lim ()0x x f x →=,0lim ()0x x g x →=;(2)在点0x 的某去心邻域内,()f x '及()g x '都存在,且()0g x '≠; (3)0()lim()x x f x g x →''存在(或为∞); 则 ()()=→x g x f x x 0lim()()x g x f x x ''→0lim 。
证明从略.这种在一定条件下通过对分子分母分别求导再求极限来确定未定式的值的方法称 为洛必达法则。
注:(1)在定理3.1中,把“0x x →”换成“x →∞”(或其他情形)时,结论也成立。
(2)定理3.1中的条件(1),若改为lim x x →)(x f =∞, 0lim x x →)(x g =∞,则定理仍成立.(3)如果0()lim'()x x f x g x →'仍是00型或∞∞型未定式,并且函数)(x f '、'()g x 满足定理3.1中的条件,则可以继续利用洛必达法则,即有()()limx x f x g x →=0()lim'()x x f x g x →'0''()lim ''()x x f x g x →== . 例1 求0ln(1sin )limx x x →+.解 这是0型未定式,应用洛必达法则,得000cos ln(1sin )cos cos01sin lim lim lim 111sin 1sin 0x x x xx x x x x →→→++====++. 注:上式中的0cos lim 1sin x xx→+已经不是未定式,不能再对它应用洛必达法则,否则会得出错误的结论;事实上,利用初等函数的连续性即可求出它的值。
一.L ’Hospital 法则(洛必达法则)法则1 设函数f x ()和g x ()在点a 的某个去心邻域oU a ,d ()内有定义,且满足:(1) lim x ®af x ()=0 及lim x ®ag x ()=0;(2)f x ()和g x ()在oU a ,d ()内可导,且¢g x ()¹0;(3) limx ®a ¢f x()¢g x ()=A (A 为常数,或为∞) 则有 ()()lim x af xg x →=lim x ®a¢f x ()¢g x ()=A 。
法则2 设函数f x ()和g x ()在点a 的某个去心邻域oU a ,d ()内有定义,且满足:(1)()lim x ag x →=∞; (2)f x ()和g x ()在oU a ,d ()内可导,且¢g x ()¹0;(3) limx ®a¢f x()¢g x ()=A (A 为常数,或为∞) 则有 ()()lim x af xg x →=lim x ®a¢f x ()¢g x ()=A利用洛必达法则求未定式的极限是微分学中的重点之一,在解题中应注意: 1.将上面公式中的x→a,x→∞换成x→+∞,x→-∞,x ®+a,x ®-a洛必达法则也成立。
2.洛必达法则可处理00,∞∞,0⋅∞,1∞,0∞,00,∞-∞型。
3.在着手求极限以前,首先要检查是否满足00,∞∞,0⋅∞,1∞,0∞,00,∞-∞型定式,否则滥用洛必达法则会出错。
当不满足三个前提条件时,就不能用洛必达法则,这时称洛必达法则不适用,应从另外途径求极限。
4.若条件符合,洛必达法则可连续多次使用,直到求出极限为止。
0⋅∞型: lim x ®0+x ln x =lim x ®0+ln x 1x (化为∞∞型)=lim x ®0+1x 1ln x(化为00型,但无法求解) ¥-¥型:lim x ®p 2tan x -sec x ()=lim x ®p2sin x -1cos x =lim x ®p 2cos x-sin x =0(通分后化为00型)1∞型: lim x ®0cos x ()1x 2=e limx ®0lncos xx 2=elimx ®0-sin xcos x ×2x=e-12(化为0型) 0∞型: lim x ®+¥x sin1x=elim x ®+¥sin 1x ×ln x =elimx ®+¥ln xx=elimx ®+¥1x=1(化为∞∞型) 0型:lim x ®0+x sin x=elimx ®0+ln x csc x elimx ®0+1x-csc x cot x ()=elim x ®0+-sin xx×tan x =1(化为∞∞型)变形举例: limx ®-lim x ®-¥-1(不变形求导无法求出)二.高考题处理1.(2010年全国新课标理)设函数2()1xf x e x ax =---。