• l'Hopital法则


         l'Hopital法则是我们求极限时的利器。当我们一般的代入法得到一个形如0/0或者∞/∞的无法求取的极限时,l'Hopital法则几乎是万能的,当然,也仅限于0/0型和∞/∞的极限。然而l'Hopital法则的威力如果配合我们的机智是十分强大的,因为许多无法通过代入法求得的极限都可以化成可以解决的形式。

         关于l'Hopital法则的证明实际上是很简单的。它的形式为,当f(a)=g(a)=0的时候,f(x)和g(x)在a附近都趋近于0,我们在分式上下同时除以x-a,显然分式并没有改变,x-a是一个趋近于0的量,根据导数的定义可以得到上述等式中间的式子。

         l‘Hopital法则的直接应用其实很容易上手,比如极限lim(x→0)【x/sinx】,是一个0/0型的极限,对分式上下同时求导,得到它等于lim(x→0)【1/cosx】,这时我们就可以用代入法得到极限的值为1。这个极限在工程上是有用的,比如单摆摆动的问题,我们一般说单摆的摆动在角度不太大的时候是一个谐振动,其根据就是这个极限:在角度θ接近于0的时候,可以用θ代替sinθ,这时摆球受力是线性的,如果角度太大,θ偏离sinθ太多,这时摆球受力就不是线性的了,其运动也就不是谐振动了。

         关于形如0·∞的极限,可以把它变成0除以1/∞的形式,也就是0/0。另一个非常常见的例子是一个1^∞的极限。lim(x→∞)【1+1/x】^x=e,这个极限是通过求ln【1+1/x】^x的极限得到的,ln【1+1/x】^x又可以化成xln【1+1/x】,这就是一个0·∞的极限,读者可以自己尝试证明它。

         总结:对于一个不能直接求出来的极限,把它化成0/0或∞/∞的形式再运用l’Hopital法则将给你带来惊喜。

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