洛必达法则的使用条件
洛必达法则是一种求解未定式极限的有效方法,它的来历颇为有趣,令人不禁要探寻背后的故事。
图解一:洛必达肖像
洛必达(1661年至1704年)出身于法国的贵族家庭,痴迷于数学,曾担任军官一职。他对数学的热爱让他15岁就能攻克着名数学家约翰·伯努利提出的“最速下线问题”。
在十七世纪末的数学领域,微积分如春风般席卷而来,带来了一场数学领域的。这一时期,欧洲的伯努利家族在数学界具有显赫声名,其家族的约翰·伯努利尤为出类拔萃。这位伯努利在历史上曾教导并培养出一些数学界翘楚如欧拉。
图解二:伯努利家族
洛必达的数学才华虽出众,却无法掩盖他对数学的追求。尽管他努力探索,但在数学领域并未有重大突破。
他慷慨聘请约翰·伯努利作为他的私人导师,以重金希望获得数学的启示和指点。这次与大数学家的接触让他看到了自己与“天才”之间的差距,对他的自信心造成了不小的打击。
洛必达并未因此气馁。1695年,他致信约翰·伯努利,表达了自己的决心和渴望。他承诺提供丰厚的报酬,并请求约翰·伯努利定期分享他的研究成果和最新发现。
面对如此诱人的条件,约翰·伯努利欣然接受。于是,他开始定期向洛必达分享他的新发现,其中就包括后来被称为“洛必达法则”的内容。
图解三:历史插画
收到伯努利的研究成果后,洛必达迅速投入研究并加以整理。一年后,他将这些内容集结成书——《无穷小量分析》,这是第一本系统介绍微积分的书籍。
在书的前言中,洛必达巧妙地写道:“本书的许多成果都得益于约翰·伯努利和莱布尼兹等伟大数学家。如果他们需要认领书中的任何成果,我绝不否认。”
尽管约翰·伯努利收了洛必达的重金报酬,但出于某种原因并未公开认领这些成果。
直至洛必达于1704年去世后,约翰·伯努利才将当时的约定公开。虽然现今学术界将这个定理公认为洛必达发现并命名,但在很大程度上也归功于约翰·伯努利的启示。
关于“洛必达法则”的内容如下:
对于某些特定条件下的不定式求极限问题,我们可以通过对分母和分子分别求导后再求极限的方法来处理。例如0/0型的不定式。
图解四:示例图
简要分析:对于那些存在极限的不定式如0^∞、∞^0、∞/∞、1^∞、∞-∞等类型,大多数都可以转化为0/0型进行处理。当两个函数的极限都趋于一个特定值时,从它们的曲线图来看,该点处两函数极限值的比值实际上就是它们在该点处切线斜率的比值,即求导后的函数在该点处的值之比。