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洛必达法则
命题:L’Hopital(洛必达)法则
设 f , g f,g f,g 是区间 ( a , b ) (a,b) (a,b) 上的实值可微函数,假设 f ( x ) , g ( x ) = o ( x − a ) f(x),g(x)=o(x-a) f(x),g(x)=o(x−a),即
lim x → a + f ( x ) = 0 , lim x → a + g ( x ) = 0 \lim\limits_{x\to a^+}f(x)=0,\lim\limits_{x\to a^+}g(x)=0 x→a+limf(x)=0,x→a+limg(x)=0
设对任意 x ∈ ( a , b ) , g ′ ( x ) ≠ 0 x\in(a,b),g'(x)\neq 0 x∈(a,b),g′(x)=0,若极限 lim x → a + f ′ ( x ) g ′ ( x ) \lim\limits_{x\to a^+}\frac{f'(x)}{g'(x)} x→a+limg′(x)f′(x) 存在,则
lim x → a + f ( x ) g ( x ) = lim x → a + f ′ ( x ) g ′ ( x ) \lim\limits_{x\to a^+}\frac{f(x)}{g(x)}=\lim\limits_{x\to a^+}\frac{f'(x)}{g'(x)} x→a+limg(x)f(x)=x→a+limg′(x)f′(x)
证明(Cauchy中值定理)
由于 f , g f,g f,g 在区间 [ a , x ] [a,x] [a,x] 上连续并且在 ( a , x ) (a,x) (a,x) 上可微,由 Cauchy中值定理,存在 ξ ( x ) ∈ ( a , x ) \xi(x)\in(a,x) ξ(x)∈(a,x),使得
f ( x ) g ( x ) = f ( x ) − f ( a ) g ( x ) − g ( a ) = f ′ ( ξ ( x ) ) g ′ ( ξ ( x ) ) \frac{f(x)}{g(x)}=\frac{f(x)-f(a)}{g(x)-g(a)}=\frac{f'(\xi(x))}{g'(\xi(x))} g(x)f(x)=g(x)−g(a)f(x)−f(a)=g′(ξ(x))f′(ξ(x))
由于 a < ξ ( x ) < x a<\xi(x)<x a<ξ(x)<x,当 x → a + x\to a^+ x→a+ 时,则有
lim x → a + f ( x ) g ( x ) = lim x → a + f ′