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文件名称:微拓展 洛必达法则.docx
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更新时间:2025-06-13
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文档摘要

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,+∞