高等数学-洛必达法则
前言:洛必达法则是非常重要的工具,它主要应对那些比较棘手的极限

类型A1:0/0
一、法则

二、例子
比如求

如果直接把3代入,我们会得到0/0的式子,这个时候我们可以使用洛必达法则。
对分子分母分别求导,我们会得到

然后再把3代入,就得到

这道题的另外一种解法就是因式分解,也可以得到相同的结果
类型A2:±∞/±∞
对于±∞/±∞的情况,也可以使用洛必达法则,比如这道

我们发现,把∞代入,就会得到±∞/±∞的情况,所以我们使用洛必达法则,对分子分母求导,得到

当x->∞,7/4x会趋向于0,即

类型B1:(∞-∞)
比如这道

我们发现,当x->0时,1/sinx和1/x都会趋向∞,也就是∞-∞这种形式。我们该怎么解决这个问题呢?
通分!
我们把这个式子进行通分,得到:

然后发现,把0代入得到0/0这个不定式,所以可以使用洛必达定则
对分子分母求导,得到:

读者:我到你这一步,怎么还是会得到0/0这个不定式,你骗银╰(‵□′)╯
如果遇到使用洛必达法则后还是和原来的结果一样,我们可以再使用一次洛必达法则,即:

到这里,我们不必再使用一次洛必达(不然会出现错误,因为不符合类型了)
代入得到

解题通法:遇到分式先通分,然后考虑是否能够使用洛必达法则;如果不是分式,那就让原有的式子再乘上除上其共轭表达式(比如[√(x+1)-√x]的共轭表达式是[√(x+1)+√x])
类型B2:(0 × ±∞)
比如这道

为什么是右极限呢,因为对于这个式子而言,不存在所谓的左极限(原因就是ln x中的x只能大于0)
我们知道,当x->0(+), 式中的x->0, lnx->-∞。所以这个极限是0×-∞ 这个不等式。
我们如何处理?最好的方法就是把这个类型转换为类型A
特别的:

也就是

现在变成了-∞/∞型,满足类型A2,所以我们使用洛必达法则

代入,得到

类型C:(1^±∞,0^0或∞^0)
我称这个为指数类型,也就是这个类型的极限经常涉及到取对数然后最后取指数。怎么说呢,直接看例题:
比如这个

我们发现,x->0(+)时,式中x->0;sinx->0,属于0^0型
基本方法是先对这个式子取对数,即

根据对数运算法则,得到

在这里,当x->0(+)时,式中sinx->0; lnx->-∞,属于B2类型。但注意的是,我们在处理B2类型时,我们都是将B2转换为A类型的
幸运的是,有

所以代入,得到

于是转换为A类型了,使用洛必达法则,对分子分母进行求导,得到

化简,得到

这就是最终答案了
才怪!你还记得一开始我们做了什么?没错就是取对数,要想恢复就得逆过来:取指数
也就是

这就是最终结果了
骚年,来习题吗?


附录1:相关极限证明
我终于给出了一些极限的证明了( ̄▽ ̄)"(拖的难受)


附录2:习题答案






