洛必达法则
这里没有严格的极限定义,因为高中数学课本上没有极限的定义。
先说一个简单的概念:不定式。
假设我们有两个函数
和
,如果什么时候
什么时候,有
,这叫分数
为
类型不定式;
同样,如果
什么时候,有
和
(这里的无穷大可以是正的也可以是负的)叫做分数
为
键入不定式。
以上是使用洛必达定律的前提条件,只有满足条件才能“失去”。
洛必达定律的内容如下,分为
键入不定式和
键入不定式。
定理1(
键入不定式)if when
当,
为
键入不定式,
和
存在,并且
不是不定式
;
定理2(
键入不定式)if when
当,
为
键入不定式,
和
存在,并且
不是不定式
。
要解释这个定理,只需要导数的定义。
(需要注意的是,我这里用的词是“解释”,而不是“证明”。希望你不要有“证据可以用”的想法。)
先考虑定理1,根据导数的定义,
。
然后
,其中
,并且根据
换人就能拿到
这是理想的结果。
再次考虑定理2,当
什么时候,如果
,那么
,记得吗
,
,那么
是
应用定理1的不定式类型:
另一方面,有
,从这个解决方案
,也就是,
。
在这一点上,可以(松散地)解释上述结论是有效的。
二、洛必达定律的小应用
举几个简单的例子说明高中如何使用洛必达定律。
示例1绘制函数
的形象。
解是导出的
,因此
在
减少,在
增量。
经过计算。
,
,那就分析一下什么时候
当...的时候
的价值。
,此时发现
和
都趋向于无穷大。使用洛必达定律:
,因此
。
示例2当
时间不平等
不断建立,现实的数字
的值范围。
求解分离参数的
,制作
,其中
。
,制作
,
,因此
在
单调递增,
,因此
,
在
单调递增。
要求
恒是成立的,所以
,但是什么时候
当,
,这是
键入不定式。根据洛比达定律,有:
,因此
,实数
的值范围是
。
示例3当
时间不平等
不断建立,现实的数字
的值范围。
回答
,再次
,因此
。
当...的时候
当,
,实数
的值范围是
。
即使是洛必达也可以“lo”很多次,只要是不定式,就可以“lo”直到得出结果。
例4求极限
。
回答什么时候
当,
,使用洛必达定律:
,此时仍得到不定式。
当...的时候
当,
,再次使用洛比达定律:
,因此
。
第三,洛必达能用吗?如何规避洛必达定律?
其实我反复强调过,高中数学没有极限的定义,以上过程也不严谨。
各省标准不同,有的地方可能会给分,有的地方可能会酌情扣分,有的地方甚至可能不会给一分。
洛必达定律原本是高等数学中一个非常有用的结论,但“洛必达”最终成了一些高中生强行使用的词汇。他们遇到题目的时候以为可以杀人,但是完全没有考虑到严谨性。
另外,很多高中生随机“lo”不带不定式,最后得到一个完全错误的答案。结果这些人开始到处问“为什么这个问题不能是洛必达?”“洛必达错了吗?”。
其实在做题的过程中,完全可以绕过洛必达定律,达到同样的效果。
一般来说,遇到恒成立问题时,不等式是可以分离的,形式如下
的形式,在哪里
的临界值是
,和
。那么很多人会用洛必达定律来找答案
在
的极限
。但是有必要这样做吗?
如果
,那么
,制作
,原来的不等式相当于
。我们试图分析构造的函数。
当...的时候
当,
一般来说,让我们只是让
在
在单调减少之前,在
之后会单调增加。
也就是,
是
最低限度,使
,可以解决
,这和我们用洛必达定律得到的结果是一样的。
但是如果
我该怎么办?你可以再求一次导数,然后做出来
,从这个解决方案
,就像多次应用洛必达定律一样。
从这个角度来看,“洛必达定律”完全没有出现在题目中的必要。使用洛必达实际上相当于直接求构造函数的多个导数。
解题时可以用洛必达定律猜答案,但写过程时要用分类讨论的方法把过程写清楚。
对了,我也提醒高中生不要盲目的寻求一些“二杀”的方法,反而会弄巧成拙。
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