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L'Hôpital 法則

大一 · 微積分

觀念

xyx → 0:sin 3x / x → 3 / 1 = 3-1-0.50.5-1.5-1-0.50.51Osin 3xxsin 3x 的切線 3x

遇到 00\frac{0}{0} 或 ∞∞\frac{\infty}{\infty} 不定型,L'Hôpital 法則說:lim⁡f(x)g(x)=lim⁡f′(x)g′(x)\lim\frac{f(x)}{g(x)} = \lim\frac{f'(x)}{g'(x)}(前提:f,gf, g 在該點附近可微、g′(x)≠0g'(x)\ne0,而且右邊極限存在)。直覺是:兩個都趨近 0 的量,比值由它們「趨近的速度」決定,而速度就是導數。

算例:lim⁡x→0sin⁡3xx=lim⁡3cos⁡3x1=3\lim_{x\to0}\frac{\sin 3x}{x} = \lim\frac{3\cos3x}{1} = 3;lim⁡x→01−cos⁡xx2\lim_{x\to0}\frac{1-\cos x}{x^2} 要用兩次:sin⁡x2x→cos⁡x2→12\frac{\sin x}{2x}\to\frac{\cos x}{2}\to\frac{1}{2}。

常見錯誤:不是不定型也硬用(會得到錯答案);0⋅∞0\cdot\infty、∞−∞\infty-\infty、1∞1^\infty 要先改寫成分式或取對數。它其實是泰勒展開的影子:sin⁡x≈x\sin x\approx x、1−cos⁡x≈x221-\cos x\approx\frac{x^2}{2} 就能直接看出答案。

例題

求 lim⁡x→0e4x−11x\displaystyle\lim_{x\to 0} \frac{e^{4x} - 1}{1x}(填最簡分數)。

看解法與答案

00\frac{0}{0} 型。分子微分得 4e4x4e^{4x},分母微分得 11。

極限 =4e01=4= \dfrac{4e^{0}}{1} = 4。

答案: 44

用在哪裡

插畫

L'Hôpital 法則:情境插畫L'Hôpital 法則:例題插畫

學習路徑

先學會

互動練習在本機版

這個網站是觀念與例題的閱讀版。互動練習(每次出不同數字的新題、自動判對錯、錯題本、熟練度與複習排程)在「數學學院」本機版,目前還沒對外開放。