洛必达法则
洛必達法則(有的教科书称为罗比塔法则[1])(法語:,英語:)是利用導數來計算具有不定型的極限的方法。該法則以法國數學家纪尧姆·德·洛必达的名字命名,但實际上是由瑞士數學家約翰·伯努利[2]所發現。
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微积分学 |
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敘述
洛必達法則可以求出特定函數趨近於某數的極限值。令(擴展實數),兩函數在以為端點的開區間可微,,並且。
如果 或 其中一者成立,則稱欲求的極限為未定式。
此時洛必达法则表明:
。
對於不符合上述分數形式的未定式,可以通過運算轉為分數形式,再以本法則求其值。以下列出數例:
欲求的極限 | 條件 | 轉換為分數形式的方法 |
---|---|---|
(1) | 或 | |
(2) | ||
(3) | 或 |
|
(4) |
注意:不能在数列形式下直接用洛必達法則,因為對於離散變量是无法求导数的。但此时有形式类近的斯托尔兹-切萨罗定理(Stolz-Cesàro theorem)作为替代。
證明
下面仅给出 的证明。
设两函數及在a 點附近连续可导,及都在 a 點連續,且其值皆為 0 ,
为了叙述方便,假设两函数在 a 点附近都不为0。另一方面,两函数的导数比值在 a 点存在,记为
由極限的定义,对任何一个(試想像y軸),都存在(試想像x軸),使得对任意的,都有:
而根据柯西中值定理(逆定理),对任意的,都存在一个介于和之间的数,使得:
于是,
因此,
- 极限
例子
参阅
参考文献
来源
- . [2020-10-20]. (原始内容存档于2020-12-31).
参考
- 沈忠良, 黄葆华; 张伟明. . 机械工业. 2012: 14. ISBN 978-7-111-37784-9.
- Eli Maor. . Princeton University Press. : 116. ISBN 0-691-05854-7.
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