用拉格朗日中值定理杀死一些复杂的极限问题

拉格朗日中值定理可以干掉一些复杂的极限问题。设函数f(x)在[a,b]上连续且在(a,b)可导,f(a)=f(b)=0,证明了存在ξ◰ (a,b),使得f' (ξ)证明了由于f(a)=f(b)=0,根据罗尔定理,存在ξ∈(a,b),使得f'(ξ)=0。

应用拉普拉斯中值求极限的核心:两个复合函数之差变成了内函数之差,相当于把原来两个复合函数的皮剥掉了(外函数f相当于皮)。这样就可以化繁为简,就是拉普拉斯中值。

什么情况下?

公式中有两个细节:a .复合函数差;b .外层功能一致。所以,如果这两个条件都满足了,就可以马上把拉普拉斯中值拿出来试一试。

怎么用?

做数学题的过程就是化繁为简,化未知为已知。先说第一点,拉普拉斯中值的本质,观察这个公式:

拉格朗日中值用于处理复合函数的差分。我们最后通过拉格朗日中值转换成右边的公式。如果能找到右边的公式,那么我们的工作就完成了,拉格朗日中值也完成了它的使命。

右式中的F'(x),g(x),h(x)都可以求出来或者求出来,但是参数比较尴尬。我们只知道一个参数范围,但具体数字不一定清楚。所以这里有一个关键问题,也是衡量拉普拉斯中值能不能顺利做的关键:参数做不做!

那么如何获取参数呢?一般来说有两种思路:a .夹点定理;b .等价于关于x的某个公式。

夹点定理:

我们知道参数ξ的一个范围,在g(x)和h(x)之间。假设g(x)≥ h(x),那么有h(x) ≤ξ≤g(x),是不是有点夹点定理?如果取极限后g(x)和h(x)相等,则参数ξ

你可以把它剪下来。

话不多说,言归正传,把这个思路完全弄明白:

在这个问题中,g(x)和h(x)都接近1,那么由夹点定理得到的参数ξ也接近1,然后直接带入f'(x)(代入后既不是∞也不是0),那么这个极限就可以正常求解了。

于是有了这个方法:

适用范围:g(x)和h(x)都接近xo,而limx → z. F'(x)存在且不为0。

不适用范围:如果g(x)和h(x)都接近于0(或∞),limz→0(或∞)f'(x)为∞或0,则pinching定理得到的参数值不再适用,可尝试使用方法b。

等价于关于x的一些公式:

适用于:当内函数趋近于0,且x→0时,f'(x)~mxk(其中m和k为非零常数)。

或者当内函数逼近∞,且x→∞,f(x)~mxk(其中m和k为非零常数)时。

以上条件看似很严格,但好在在考研极限题目中,基本都满足,本文选取的极限也是

是满足了。

所以作为一个隐性条件,在过程中是没有体现出来的。严谨的朋友在用这种方法求极限之前可以稍微判断一下。

补充两点:

1,对于级数的极限,也可以用拉普拉斯中值来求解,但是在使用之前需要将级数转化为函数,也就是说,

N → x,如此而已。

2.方法B及相应结论在计算一道小题时,可以很快得到答案;对于大题,可以用这种方法和结论快速判断是否可以使用拉普拉斯中值,同时也可以用这种方法快速检查自己的结果。如果要在大题中使用方法B,就要详细写出具体步骤(利用夹点定理)。