求不定式極限最常用的方法,是利用洛必達法則,即對分子分母同時求導,再求極限。洛必達法則可以重複運用,直至求出極限為止。但是有些不定式極限,反複運用洛必達法則求解,可能相當繁瑣,比如下面這個不定式極限:
求lim(x->0)(cosx-e^(-x^2/2)/x^4).
解1:【我們先來看看,運用洛必達法則是怎麼求的。為了條理更清楚,下面采用拆解的方法】
因為(cosx-e^(-x^2/2))’=-sinx xe^(-x^2/2)->0 (x->0),
(-sinx xe^(-x^2/2))'=-cosx e^(-x^2/2)-x^2e^(-x^2/2)->0 (x->0),
(-cosx e^(-x^2/2)-x^2e^(-x^2/2))'=sinx-xe^(-x^2/2)-2xe^(-x^2/2) x^3e^(-x^2/2)=sinx-3xe^(-x^2/2) x^3e^(-x^2/2)->0 (x->0),
(sinx-3xe^(-x^2/2) x^3e^(-x^2/2))'=cosx-3e^(-x^2/2) 3x^2e^(-x^2/2) 3x^2e^(-x^2/2)-x^4e^(-x^2/2)=cosx-3e^(-x^2/2) 6x^2e^(-x^2/2)-x^4e^(-x^2/2)->-2 (x->0),
即(cosx-e^(-x^2/2))^(4)=-2,
又(x^4)^(4)=(4x^3)"'=(12x^2)"=(24x)'=24,
所以原極限=-2/24=-1/12.
如果您覺得上面這種方法也挺簡單的,那也可以堅持用這種方法的。不過下面利用麥克勞林公式求解的方法,肯定要簡便得多的。
解2:【利用麥克勞林公式的關鍵是熟記常用函數的麥克勞林展開式,其中】
cosx=1-x^2/2! x^4/4! … (-1)^m*x^(2m)/(2m)! o(x^(2m)),
e^(-x^2/2)=1-x^2/2 x^4/(2^2*2!) … (-1)^m*x^(2m)/(2^m*m!) o(x^(2m)),
取m=2, 【即2m=4, 隻需保持與分母的次數相同就可以了】
則原極限=lim(x->0)(x^4/24-x^4/8)/x^4=1/24-1/8=-1/12. 【這裡其實仍運用了洛必達法則的思想,低次項求四階導數後,肯定等于0,無窮小量的極限也等于0,所以它們都被省略掉了】
兩種方法比較一下,明眼人都能看得出來,利用麥克勞林公式的方法要簡便得多。不過運用麥克勞林展開式求極限有一個前提,那就是x必須是趨于0的。
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