在高等数学中,洛必达法则是一种非常有用的工具,主要用于解决不定式极限的问题。当我们遇到形如0/0或∞/∞的不定式时,洛必达法则提供了一种简便的方法来求解这些极限。
例题1:
求极限 \(\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}\)
分析:当 \(x\) 趋向于0时,分子和分母都趋于0,因此这是一个0/0型的不定式。我们可以应用洛必达法则。
按照洛必达法则,我们对分子和分母分别求导:
\[
\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{\cos x}{1}
\]
继续计算这个新的极限:
\[
\lim_{x \to 0} \frac{\cos x}{1} = \cos(0) = 1
\]
所以,原极限为1。
例题2:
求极限 \(\lim_{x \to \infty} \frac{e^x}{x^2}\)
分析:当 \(x\) 趋向于无穷大时,分子和分母都趋于无穷大,因此这是一个∞/∞型的不定式。我们可以应用洛必达法则。
首先对分子和分母分别求导:
\[
\lim_{x \to \infty} \frac{e^x}{x^2} = \lim_{x \to \infty} \frac{e^x}{2x}
\]
再次遇到∞/∞型不定式,继续应用洛必达法则:
\[
\lim_{x \to \infty} \frac{e^x}{2x} = \lim_{x \to \infty} \frac{e^x}{2}
\]
最终,这个极限显然趋于无穷大:
\[
\lim_{x \to \infty} \frac{e^x}{2} = \infty
\]
所以,原极限为无穷大。
通过这两个例子,我们可以看到洛必达法则在处理不定式极限问题中的强大作用。熟练掌握这种方法,可以帮助我们在考试或实际应用中快速准确地解决问题。