原书例题重述 · 14.1.1 · 原书 p. 295(PDF 第 320 页)↗
用因式分解和洛必达分别求 。
写下我的思路
提示一 · 从哪里开始
先检查代入形式。
提示二 · 关键转折
因式为 ,导数比为 。
参考解答 · 完成尝试后再展开
约分后极限为 ;洛必达条件也成立,导数比极限为 6。两条推理互相验证,而不是对原商使用商法则。
识别不定式,满足条件后使用洛必达,并能选择更合适的替代方法。
为什么不能对任意商极限分别求导?
试想分母并不趋零时,导数比还代表原比例吗?
洛必达适用于 或无穷比无穷形式。要求附近去心区间内可导、分母导数不为零,且导数比的极限存在(可为无穷);单侧与无穷远有对应版本。每次再次使用前都要重新检查不定式。这里取的是导数之比,不是商的导数。
继续追问:如果导数比极限不存在,能否反推原极限不存在?
不能。洛必达是带前提的充分推理,导数比不收敛仅表示本次使用没有结论。
和 怎样变成商?
通分、有理化,或把一个因子移到分母。
无穷减无穷可通分或乘共轭;零乘无穷可写成 或 。应选择求导后更简单的形式。变形仍要遵守定义域与符号,避免产生新的无定义表达式。
继续追问:同一乘积的两种改写,哪一种可能更容易求导?
比较两种改写中需要求导的倒数:优先使复杂部分得到简化,并保持合法定义域的形式。
的底数趋 1,为什么结果不必等于 1?
微小偏离被巨大指数累积。
对正底数的幂 取对数,先求 的极限,再指数化。 都是形式,不是固定数值。若对数极限是有限 ,原极限为 ;正负无穷分别对应无穷和零。
继续追问:为什么必须先确认底数在所研究邻域为正?
实数对数需要正真数,取对数推导依赖这一条件。
什么时候不用洛必达反而更清楚?
先辨认结构,而不是看见分式就求导。
先代入分类,再尝试因式分解、共轭、主导项、夹逼、基本三角或指数极限、差商识别,最后考虑洛必达。连续复合可直接代入;振荡常靠夹逼;高阶抵消以后也可用泰勒。数值试验是检查思路的辅助,不是存在性证明。
继续追问:能否用两种独立方法验证同一个极限?
可以。例如第 1 题用因式分解与洛必达都得到 6;两种方法也能揭示不同的计算结构。
本书没有独立章末习题集。以下明确区分原书例题、正文结论改编及补充自测;页码是印刷页码,链接另标 PDF 页序。延伸问法已在题目或解答中说明。
原书例题重述 · 14.1.1 · 原书 p. 295(PDF 第 320 页)↗
先检查代入形式。
因式为 ,导数比为 。
约分后极限为 ;洛必达条件也成立,导数比极限为 6。两条推理互相验证,而不是对原商使用商法则。
原书例题重述 · 14.1.1 · 原书 p. 295(PDF 第 320 页)↗
先解释为什么直接以 替换不够。
一次求导后为 ,再求一次。
各阶段均是 ,两次洛必达得到 ,基本极限给 。相减消去了第一阶信息,所以仅知道 不能直接读出答案。
补充自测 · 对应 14.1.5 · 本笔记编写
在足够小邻域内底数为正,先取对数。
对数极限为 。
对数是 ,洛必达给 ,所以原极限为 。不能把底数 1 与指数无穷直接当作幂运算。