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洛必达法则

处理 0/0 与 ∞/∞ 型未定式的利器

微积分 中级

法则内容

设函数 $f(x)$ 和 $g(x)$ 满足:

  1. $\lim_{x \to a} f(x) = 0$ 且 $\lim_{x \to a} g(x) = 0$($0/0$ 型)
  2. 在 $a$ 的某去心邻域内 $f'(x)$ 和 $g'(x)$ 存在且 $g'(x) \neq 0$
  3. $\lim_{x \to a} \frac{f'(x)}{g'(x)} = L$(有限或无穷)

则:

$$\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to a} \frac{f'(x)}{g'(x)} = L$$
同样适用于:$\infty/\infty$ 型,以及 $x \to \infty$ 的情况。

经典例题

例 1:$0/0$ 型

$$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} \stackrel{L}{=} \lim_{x \to 0} \frac{\cos x}{1} = 1$$

例 2:多次使用

$$\lim_{x \to 0} \frac{x - \sin x}{x^3} \stackrel{L}{=} \lim_{x \to 0} \frac{1 - \cos x}{3x^2} \stackrel{L}{=} \lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{6x} = \frac{1}{6}$$

注意事项

前提:必须是 $0/0$ 或 $\infty/\infty$ 才能用,不是未定式不能乱用!
简化:先用等价无穷小替换化简,再洛必达,减少求导次数。
循环:如果一次洛必达后仍是未定式,可继续使用。