摘 要 两个无穷小(大)之比的极限可能存在,也可能不存在。如果极限存在,其极限值也不尽相同。因此,通常把这种极限叫做未定式。而洛必达法则,就是以导数为工具,研究未定式的极限的一种方法。
关键词 型未定式 洛必达法则
中图分类号:O171 文献标识码:A
在高等数学中,极限的计算是非常重要的,求解方法多样。其中洛必达法则是求未定式极限的一种重要方法。一般未定式基本类型有型。在使用洛必达法则时,一定要注意使用的前提条件。本文结合学生在使用洛必达法则时较多出现的错误,做出分析,并给出正确的解法。这对我们学习洛必达法则是非常有帮助的。
预备知识:
定理1.(型洛必达法则)
设(1)时,函数及都趋于零;(2)在点a的某去心邻域内,及都存在且;(3)存在(或为无穷大)则。
注意:(1)此两个定理中将全部换成(或)也成立;
(2)此两个定理中将全部换成(或;或)也成立;
(3)型洛必达法则类似。
在使用洛必达法则,应该注意以下几点:
(1)使用洛必达法则时必须检验是否是未定式。若不是未定式,就不能使用洛必达法则。
(2)当不存在(无穷人除外)时,不能使用洛必达法则。
(3)检查函数式中是否存在非零极限的乘积因子,如果有先将其分离出来。
(4)只要符合定理1中的所有条件,洛必达法则可多次使用。
(5)其它形如型也可通过代数运算或对数运算把其化成未定式,再用洛必达法则来计算。
下面从4个例题出发,先给出学生的常见错误解法,并对其错误进行分析,最后给出了正确的解法。
例1:求极限:
错解:
分析:所求极限属于型未定式,可以使用洛必达法则。此题解法中第一个等号是错误的,学生把洛必达法则公式与商的求导法则混淆了。,而是。
正解:
例2:求极限:
错解:
分析:所求极限属于型未定式,但大家注意此题求的是数列极限,不是函数极限。对于数列极限,不能直接使用洛必达法则。因为n为自然数,数列的定义域是离散点集,数列不存在导数。因此,此题的解法错误。我们可以将数列极限转化为函数极限,再使用洛必达法则。我们知道,如果函数的极限存在,那么数列的极限也存在且等于函数的极限。
正解:
例3:求极限:
错解:
分析:所求极限属于型未定式,可以使用洛必达法则。但此题解法中第一个等号不成立。因为不存在(除无穷大以外),不满足洛必达法则的第(3)个条件,所以不能使用洛必达法则。此题正确解法是:可利用等价无穷小替换,以及无穷小的性质(无穷小与有界函数的乘积是无穷小)来计算。
正解:
例4:求极限:
错解: 不存在
分析:所求极限并不是未定式,其中分子极限不存在,分母极限是无穷大。不是未定式时,不能使用洛必达法则。因此此题解法中第一个等号不成立。此题正确解法是:可利用无穷小的性质(无穷小与有界函数的乘积是无穷小)來计算。
正解:
时,是无穷小;而是有界函数。
利用无穷小的性质,无穷小与有界函数的乘积是无穷小。
通过以上4个易错例题的分析,学生在使用洛必达法则过程中需要对其使用的条件,结论全面的了解和掌握。通过多做相关习题,进一步加深理解。
作者简介:高燕,(1973- ).女,硕士研究生,讲师,研究方向:基础数学。
参考文献
[1] 同济大学数学系.高等数学[M].北京:高等教育出版社,2007:132-137.