洛必达法则
“洛必达法则”是高等数学中的一个重要定理,用分离参数法(避免分类讨论)解决能成立或恒成立问题时,经常需要求在区间端点处的函数值(最值),若出现00型或∞∞
法则一若函数f(x)和g(x)满足下列条件:
(1)limx→af(x)=0及limx→a
(2)在点a的去心邻域内,f(x)与g(x)可导且g(x)≠0;
(3)limx→af(x)g(x
法则二若函数f(x)和g(x)满足下列条件:
(1)limx→af(x)=∞及limx→a
(2)在点a的去心邻域内,f(x)与g(x)可导且g(x)≠0;
(3)limx→af(x)g(x
提醒(1)将上面公式中的x→a换成x→+∞,x→-∞,x→a+,x→a-洛必达法则也成立;(2)洛必达法则可处理00,∞∞,0·∞,1∞,∞0,00,∞-∞型求最
一、利用洛必达法则处理00
已知函数f(x)=x(ex-1)-ax2,当x≥0时,f(x)≥0,求a的取值范围.
解:当x≥0时,f(x)≥0,即x(ex-1)≥ax2.
当x=0时,a∈R;
当x>0时,x(ex-1)≥ax2等价于a≤ex
令g(x)=ex-1x,x∈(0,+∞),则g(
记h(x)=(x-1)ex+1,x∈(0,+∞),
则h(x)=xex>0,
因此h(x)=(x-1)ex+1在(0,+∞)上单调递增,
且h(x)>h(0)=0,所以g(x)=h(x)
从而g(x)=ex-1x在(0,+
所以a≤limx
由洛必达法则得limx→0g(x)=limx→
即当x→0时,g(x)→1,所以g(x)>1,即有a≤1.
综上所述,a的取值范围为(-∞,1].
规律方法
用洛必达法则处理00
(1)分离变量;
(2)出现00型式子
(3)运用洛必达法则求值.
二、利用洛必达法则处理∞∞
已知函数f(x)=2ax3+x,若x∈(1,+∞)时,恒有f(x)>x3-a,求a的取值范围.
解:当x∈(1,+∞)时,f(x)>x3-a,
即2ax3+x>x3-a,
即a(2x3+1)>x3-x,
即a>x3-x
令φ(x)=x3-x2x
∴φ(x)=4x3+3
∴φ(x)在(1,+∞)上单调递增,
由洛必达法则知limx→+∞φ(x)=limx→+
∴φ(x)<12,故a≥1
故实数a的取值范围为[12,+∞)
规律方法
用洛必达法则处理∞∞
(1)分离变量;
(2)出现∞∞型式子
(3)运用洛必达法则求值.
1.已知函数f(x)=ax-a-xlnx,若当x∈(0,1)时,f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围.
解:依题意,ax-a-xlnx≥0恒成立,
即a(x-1)≥xlnx恒成立,
又x-1<0,∴a≤xlnxx
令φ(x)=xlnxx-1,x
∴φ(x)=x-
令g(x)=x-1-lnx,x∈(0,1),
∴g(x)=1-1x<0
∴g(x)在(0,1)上单调递减,
∴g(x)>g(1)=0,
∴φ(x)>0,即φ(x)在(0,1)上单调递增.
由洛必达法则知limx→0xlnxx-1=limx→
∴φ(x)>0,故a≤0,
综上,实数a的取值范围是(-∞,0].
2.设函数f(x)=sinx2+cosx,如果对任意x≥0,都有f(x)≤ax,求
解:f(x)=sinx2+cosx
若x=0,则a∈R;
若x>0,
则sinx2+cosx≤ax等价于a
令g(x)=sinx
则g(x)=2x
令h(x)=2xcosx-2sinx-sinxcosx+x,
h(x)=2cosx-2xsinx-2cosx-cos2x+1
=-2xsinx-cos2x+1
=2sin2x-2xsinx=2sinx(sinx-x),
因此,当x∈(0,π)时,h(x)<0,h(x)在(0,π)上单调递减,且h(0)=0,故g(x)<0,
所以g(x)在(0,π)上单调递减,
而limx→0g(x)=limx→
另一方面,当x∈[π,+∞)时,
g(x)=sinxx(2+cosx)≤
因此a≥13,故a的取值范围为[13,+∞