星主们👋,今天来给大家讲讲高等数学里超重要的洛必达法则,学会它,极限计算不再难!
原理🎯
简单来说,当我们求一个函数在某点的极限时,如果直接求很困难,而这个函数恰好是 “\frac{0}{0}” 型或者 “\frac{\infty}{\infty}” 型(就是分子分母要么都趋于 0,要么都趋于无穷大),那就可以用洛必达法则。
它的核心就是对分子分母分别求导,然后再求极限。这是因为在满足一定条件下,原函数的极限和求导后的函数极限是相等的🧐。
来历📜
洛必达法则是由法国数学家洛必达在 1696 年在他的著作《无穷小分析》中首次发表的。不过,据说这个法则其实是他的老师伯努利发现的,洛必达从老师那里获得了这个方法,并进行整理发表。但不管怎样,这个法则对数学发展影响巨大,帮我们解决了好多极限难题呢😎。
炫一道看看👇
比如求\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x},这是个典型的 “\frac{0}{0}” 型极限。
按照洛必达法则,对分子分母分别求导。
所以\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}=\lim_{x \to 0} \frac{\cos x}{1},当x \to 0时,\cos x \to 1 ,那么这个极限就等于 1 啦👏。
浅浅注意⚠️
适用类型:必须是 “\frac{0}{0}” 型或者 “\frac{\infty}{\infty}” 型的极限才可以使用洛必达法则🙅♀️。如果不是这两种类型,直接用就会出错。比如求\lim_{x \to 0} (x + 1),就不能用洛必达法则,因为它不是这两种特殊类型。
求导条件:在求导过程中,分子分母的导数必须都存在🧐。要是其中一个导数不存在,那就不能继续使用洛必达法则。例如\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x^2},如果分母求导后在某些情况下导数无意义,就需要换其他方法求解。
多次使用:多次使用洛必达法则时,每次使用前都要检查是否还是 “\frac{0}{0}” 型或者 “\frac{\infty}{\infty}” 型🔁。如果不是了,就不能再用。比如求\lim_{x \to +\infty} \frac{x^2}{e^x},第一次用洛必达法则后得到\lim_{x \to +\infty} \frac{2x}{e^x},还是 “\frac{\infty}{\infty}” 型,可以继续用,但第二次用后得到\lim_{x \to +\infty} \frac{2}{e^x},就不再是这两种类型了,不能再用洛必达法则。
结合其他方法:洛必达法则不是万能的,有时候结合等价无穷小替换、重要极限等其他方法一起使用,能更简便地求出极限🤝。比如求\lim_{x \to 0} \frac{\sin x - x}{x^3},可以先用等价无穷小替换简化,再用洛必达法则。
求导后极限不存在的情况:使用洛必达法则求导后,若新的极限不存在且不为无穷大,不能直接判定原极限不存在🙅♂️。例如求\lim_{x \to +\infty} \frac{x + \sin x}{x},直接用洛必达法则求导后得到\lim_{x \to +\infty} (1 + \cos x),\cos x在x \to +\infty时极限不存在一直在-1到1振荡,但原极限\lim_{x \to +\infty} \frac{x + \sin x}{x} = \lim_{x \to +\infty} (1 + \frac{\sin x}{x}) = 1(因为\frac{\sin x}{x}在x \to +\infty时极限为 0 ) ,所以当求导后极限不存在时,要尝试其他方法去求原极限。
星主们~这样讲是不是很好懂?快去多找些题目练练吧💪,有问题评论区留言哦~