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勇哥洛必達法則巧解高考壓軸題

教育 更新时间:2024-10-05 14:47:37

導數應用往往是高考數學中的壓軸題。其中,求參數的取值範圍就是導數壓軸題中的難點問題。

一般情況下,求參數的取值範圍用“分離參數”這種方法,就能夠解決大部分題目。

但是對于剩下的一部分題,在高中階段,用分離參數的方法卻不能順利解決。

如果想順暢解決這種類型的題,那麼往往隻能夠進行分類讨論和假設反證。就是根據題幹的條件來去對參數進行分類讨論,或者假設出一個具體的數值來去進行反證。

但是在使用分類讨論和假設反證的時候,你要有理有據,并且要能夠把具體的數值給反證出來,解題過程往往讨論多樣、過于繁雜。

那能不能用一種比較快速的方法來去解決這類問題呢?

答案是肯定有的。

“洛必達法則”就能夠很好的解決這類問題。

因為利用分離參數的方法不能解決這部分問題的原因是,在求導的過程中,會出現“零比零”型(0/0)的式子。而這種形式的數學表達式,是在大學裡面去學習的。

那麼現在将大學的知識往下放一放,運用到高考數學解題中,就會讓繁雜的高考題變得簡單可愛起來。

一、什麼是洛必達法則?

洛必達法則(l'Hôpital's rule)是利用導數來計算具有不定型的極限的方法,簡單來說就是求一個分式的分子和分母都趨于零時的極限的法則。這個法則是瑞士數學家約翰·伯努利(Johann Bernoulli)所發現的。

雖然是由伯努利所發現的,但是當時洛必達花錢将伯努利的這個發現買了下來,所以後人誤以為是他的發明,故「洛必達法則」之名沿用至今。

與此同時,洛必達法則也被叫作伯努利法則(Bernoulli's rule)。

好了閑話少說,我們來看具體的應用吧。

洛必達法則的表示方法:

勇哥洛必達法則巧解高考壓軸題(高考數學狂暴必殺技)1

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當不滿足三個前提條件時,就不能用洛必達法則,這時稱洛必達法則不适用,應從另外途徑求極限。

(4)若條件符合,洛必達法則可連續多次使用,直到求出極限為止。

也就是說,如果在高中階段,遇到了求解不定式問題的題目,那麼解決這類問題的有效方法就是洛必達法則.

附錄知識點:鄰域。

鄰域是無限小概念會用到的, 即可以無限地接近的一個範圍。強調的内容是可以無限小,是一個範圍。

去心鄰域指的是鄰域内不包括某一個點 。

舉個例來說,求0 的鄰域是可以包括 0在内 的。但是求 0 的去心鄰域是,是不包括 0 的在内的。

勇哥洛必達法則巧解高考壓軸題(高考數學狂暴必殺技)5

去心鄰域

點a的δ鄰域去掉中心a後,稱為點a的去心δ鄰域。有時把開區間(a—δ, a)稱為a的左δ鄰域,把開區間(a, a δ)稱為a的右δ鄰域。

二、例題詳解展示

勇哥洛必達法則巧解高考壓軸題(高考數學狂暴必殺技)6

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注:分三種情況讨論:

勇哥洛必達法則巧解高考壓軸題(高考數學狂暴必殺技)8

而用洛必達法則就很容易解決這個問題。

下面用洛必達法則來求解:

勇哥洛必達法則巧解高考壓軸題(高考數學狂暴必殺技)9

所以,此時我們 注意到分界點在x=1上。

由洛必達法則有:

勇哥洛必達法則巧解高考壓軸題(高考數學狂暴必殺技)10

關于洛必達法則的運用,我們來繼續看幾個題目的解題過程,通過分析這些題目的求解過程,記住這些題目的特點,就是當出現了“函數式無意義”的情況時,那麼這個時候我們比葫蘆畫瓢,那麼就很容易掌握這種方法。

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通過以上例題的分析,我們很容易發現應用洛必達法則解決的試題應滿足:

(1)可以分離變量;

(2)用導數可以确定分離變量後,所得到的新函數的單調性;

(3)出現“零比零(0/0)”型式子

在解題的過程中,隻要出現了上面的形式,那麼就可以直接用“洛必達法則”來求解問題。

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總結:以上便是高中數學中,用洛必達法則求解不定式的題型展示。在高考過程中,如果遇到以下情形,那麼就應該積極的使用洛必達法則來快速解題,以便快速拿到分數。

在函數、導數或數列綜合應用的壓軸大題中,如果遇到求參數範圍的題目,那麼在解題的過程中,如果發現會出現“函數式無意義”的情況,如求導的時候,發現表達式的分母為0(即出現“零比零”型式子),或者定義域内的表達式會出現無窮大、無窮小的情況,那麼就可以使用洛必達法則。

解題步驟如下:

(1)首先根據題幹條件,來逐步的分離變量,把變量單獨分離出來,并得到一個全新的函數表達式;

(2)用導數對全新的函數表達式進行求導,在求導的過程中,可以使用二次求導、三次求導或四次求導等,一直求導到最簡形式。這個時候,就能夠确定新函數的單調性;

(3)确定新函數的單調性以後,再根據相應的定義域,把新函數的取值範圍給确定。此時就能夠完美的解決這道題目。

(4)需要注意的是,在具體求解的時候,需要看清楚,相應定義域的範圍、是大于還是等于、是不小于還是不大于等情況。

同時,有條件,還需要進行驗證。這樣最終的答案才是最正确的。

三、科普小知識:關于“洛必達法則”誕生的故事

在這篇文章的開篇,我們提到,“洛必達法則”是伯努利所發現的。但是為什麼我們耳熟能詳的法則名字叫“洛必達法則”呢?

這是因為伯努利在發現“洛必達法則”以後,将這個法則“賣”給了自己的學生——法國貴族王子洛必達。

洛必達,是當時中世紀法國的王公貴族,家庭富有。洛必達非常酷愛數學,他寫了很多關于數學的書籍,最有名最重要的著作是《闡明曲線的無窮小于分析》(1696),這本書是世界上第一本系統的闡釋微積分學科的教科書,後來這本書在洛必達死後,于1720年在巴黎出版,名為《圓錐曲線分析論》。

在這本書的第九章中,便記載着伯努利所發現的這個法則。而這個法則,就是伯努利告訴洛必達的。

同時,洛必達是伯努利的學生。

前面說了,洛必達這個王子非常酷愛數學,而伯努利又是當時歐洲非常著名的數學家,所以洛必達便拜他為師,跟着天才數學家伯努利研究數學。

當時的約翰·伯努利在生活上遇到了經濟上的困境,急需要一筆錢來維持生活,解決現實問題。而他的學生洛必達是一個非常富有的王子,于是洛必達向老師伯努利表示願意用财物換取他的學術論文。

此時的伯努利也欣然接受。

就這樣,在後來影響數學界的“洛必達法則”便富有戲劇性的誕生了。

在洛必達死後,伯努利對外宣稱“洛必達法則”是自己的研究成果。但是這個宣稱在沒有被歐洲的數學家所認可。因為他們認為洛必達的行為是正常的物物交換,因此否認了伯努利的說法。

但無論如何,洛必達和伯努利都是但是最頂尖的天才數學家之一,雖然和老師伯努利比起來,洛必達稍遜一籌,但是不可否認的是,洛必達也确實是個有天分的數學研究者。

在洛必達短短的四十年生命當中(1661-1704),他花費了大量的時間、精力、财力等,來去孜孜不倦的整理這些買來的和自己研究出來的成果,并在1696年寫完《闡明曲線的無窮小于分析》這本書的手稿,同時,洛必達還寫作過幾何、代數及力學方面的文章。

他盡自己的天才所能,極大的傳播了數學等科學學科。

更為重要的是,洛必達也是一個謙遜的人,他在此書的前言中,鄭重緻謝了萊布尼茲和伯努利,尤其是對自己的恩師約翰·伯努利進行了感謝。

因此說,洛必達是一個值得尊敬的學者和傳播者,他為這項事業貢獻了自己的一生。

而對約翰·伯努利,他的一生也是天才展現的一生!

他生于聲名顯赫的伯努利家族,這個家族三代人誕生了8位大科學家、120多位研究學者等,在數學、科學、技術、工程乃至法律、管理、文學、藝術等方面都享有厚重的名望,有的甚至影響了全世界。

約翰·伯努利的數學成果豐碩,例如解決懸鍊線問題(1691年)、提出洛必達法則(1694年)、最速降線(1696年)和測地線問題(1697年),給出求積分的變量替換法(1699年),研究弦振動問題(1727年),出版《積分學教程》(1742年)等。

約翰·伯努利的另一大功績是培養了一大批出色的數學家,其中包括18世紀最著名的數學家歐拉、瑞士數學家克萊姆、法國數學家洛必達,以及他自己的兒子丹尼爾和侄子尼古拉二世等。

人的一生啊,有幸生活在一個天才輩出、百家争鳴的時代,亦或是親曆者,亦或是參與者,甚至自己就是開創者,那麼也是一件很美的事情呐!!!

祝你取得理想的高考成績!

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