background image

 

ZASTOSOWANIE POCHODNEJ DO BADANIA WYRAŻEŃ NIEOZNACZONYCH TYPU

0

0

,

±

±

 

Twierdzenie de L’Hospitala / Bernoulliego 

Jeżeli : 

1)  funkcje 

f

,

g

 są określone na przedziale 

b

a,

 

2) 

0

)

(

lim

)

(

lim

0

0

=

=

x

g

x

f

x

x

x

x

    

( )

b

a

x

,

0

 

3)  istnieje skończona pochodna 

)

(

0

'

x

f

,

)

(

0

'

x

g

 przy czym 

0

)

(

0

'

x

g

 

to

)

(

)

(

)

(

)

(

lim

0

'

0

'

0

x

g

x

f

x

g

x

f

x

x

=

 

 
Dowód: Z istnienia skończonych pochodnych 

)

(

0

'

x

f

,

)

(

0

'

x

g

 wynika, że funkcje 

f

,

g

 są 

ciągłe w 

0

x

 tzn. 

0

)

(

)

(

lim

)

2

0

0

=

=

x

f

x

f

x

x

    

0

)

(

)

(

lim

)

2

0

0

=

=

x

g

x

g

x

x

 

Ponieważ 

0

)

(

0

'

x

g

 więc ze wzoru Taylora wynika, że istnieje takie otoczenie  

(

)

r

x

r

x

x

V

x

r

+

=

0

0

0

0

,

)

(

:

 , że 

0

)

(

x

g

  dla 

{ }

0

0

\

)

(

x

x

V

r

  zatem dla 

{ }

0

0

\

)

(

x

x

V

x

r

 

mamy 

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

0

'

0

'

0

0

0

0

0

0

0

x

g

x

f

x

x

x

g

x

g

x

x

x

f

x

f

x

g

x

g

x

f

x

f

x

g

x

f

x

x

=

=

 

 
Twierdzenie 2 
Jeżeli :   

1)  funkcje 

f

,

g

 są określone na przedziale 

b

a

,

 

2) 

0

)

(

lim

)

(

lim

0

0

=

=

x

g

x

f

x

x

x

x

    

( )

b

a

x

,

0

 

3)  na przedziale 

( )

b

a,

 istnieje skończona pochodna 

)

1

(

''

'

,...,

,

n

f

f

f

,

)

1

(

''

'

,...,

,

n

g

g

g

 

przy czym pochodne te 

0

)

(

)

(

)

(

)

(

=

=

x

g

x

f

i

i

  dla 

1

,...

2

,

1

=

n

i

 

4)  istnieje skończone pochodne 

)

(

0

)

(

x

f

n

,

)

(

0

)

(

x

g

n

 przy czym 

0

)

(

0

)

(

x

g

n

 to   

)

(

)

(

)

(

)

(

lim

0

0

0

x

g

x

f

x

g

x

f

n

n

x

x

=

 

 
Twierdzenie 3 
Jeżeli: 

1)  funkcje 

f

,

g

 są określone na przedziale 

(

)

δ

+

0

0

x

x

 

0

>

δ

 

2)  wyliczamy granicę 

0

)

(

lim

)

(

lim

0

0

=

=

+

+

x

g

x

f

x

x

x

x

 

3)  na przedziale 

(

)

δ

+

0

0

x

x

 istnieje skończona pochodna 

)

(i

f

,

)

(i

g

  

1

,...

2

,

1

=

n

i

 

przy czym 

0

)

(

lim

)

(

lim

)

(

)

(

0

0

=

=

+

+

x

g

x

f

i

x

x

i

x

x

 

 

background image

 

4)  na przedziale 

(

)

δ

+

0

0

x

x

 

0

>

δ

 istnieje skończona pochodna 

)

(n

f

)

n

g

 przy czym 

0

)

(

n

g

 oraz istniej skończona lub nieskończona granica 

)

(

)

(

lim

0

x

g

x

f

n

n

x

x

+

 to 

)

(

)

(

lim

)

(

)

(

lim

0

0

x

g

x

f

x

g

x

f

n

n

x

x

x

x

+

+

=

 

Uwaga: Twierdzenie to zachodzi również gdy 

(

)

0

0

x

x

δ

 

0

<

δ

 

 
Twierdzenie 4 
Jeżeli: 

1)  funkcje 

f

,

g

 są określone na przedziale  

)

,+∞

a

,

0

>

a

 

2) 

0

)

(

lim

)

(

lim

=

=

+∞

+∞

x

g

x

f

x

x

 

3)  na przedziale

)

,+∞

a

,

0

>

a

  istnieje skończona pochodna 

'

'

 przy czym 

0

)

(

'

x

g

 

oraz istniej skończona lub nieskończona granica 

)

(

)

(

lim

'

'

x

g

x

f

x

+∞

 

to

)

(

)

(

lim

)

(

)

(

lim

'

'

x

g

x

f

x

g

x

f

x

x

+∞

+∞

=

 

 
Twierdzenie 5 
Jeżeli: 

1)  funkcje 

f

,

g

 są określone na przedziale   

(

)

δ

+

0

0

x

x

0

>

δ

 

2) 

0

)

(

lim

)

(

lim

0

0

=

=

+

+

x

g

x

f

x

x

x

x

 

3)  na przedziale  

(

)

δ

+

0

0

x

x

 ,

0

>

δ

  istnieje skończona pochodna 

'

'

 przy czym 

0

)

(

'

x

g

 oraz istniej skończona lub nieskończona granica 

)

(

)

(

lim

'

'

0

x

g

x

f

x

x

+

 to 

)

(

)

(

lim

)

(

)

(

lim

'

'

0

0

x

g

x

f

x

g

x

f

x

x

x

x

+

+

=

 

 

 

Uwaga: Jeżeli funkcja  

f

,

g

 dążą do 

+ przy 

0

x

x

 to zamiast badać wyrażenie typu 

można badać wyrażenie typu 

0

0

 gdyż 

)

(

1

)

(

1

)

(

)

(

x

f

x

g

x

g

x

f

=

0

0

 

 
 
 

WYRAŻENIA NIEOZNACZONE TYPU 

(

)

0

(

)

−∞

( )

1

( )

0

0

( )

0

 

Nieoznaczoność typu 

(

)

0

 można sprowadzić do postaci 

0

0

 lub 

 

 
 

background image

 

 

Jeżeli 

0

)

(

lim

0

=

x

f

x

x

,

+∞

=

)

(

lim

0

x

g

x

x

  to piszemy 

)

(

1

)

(

1

)

(

)

(

)

(

x

f

x

g

x

f

x

g

x

f

+

 

Jeżeli 

+∞

=

)

(

lim

0

x

f

x

x

+∞

=

)

(

lim

0

x

g

x

x

 to badając granicę 

(

)

)

(

)

(

lim

0

x

g

x

f

x

x

 można napisać 

0

0

)

(

1

)

(

1

)

(

1

)

(

1

)

(

1

1

)

(

1

1

)

(

)

(

=

=

=

x

g

x

f

x

f

x

g

x

g

x

f

x

g

x

f

 

 

Jeżeli 

(

)

)

(

)

(

)

(

x

g

x

f

x

f

=

 jest przy 

0

x

 wyrażeniem nieoznaczonym typu 

( )

1

( )

0

0

( )

0

∞  

to równanie 

(

)

)

(

)

(

)

(

x

g

x

f

x

f

=

 logarytmujemy obustronnie 

(

)

)

(

)

(

ln

ln

x

g

x

f

=

   

(

)

)

(

ln

)

(

ln

x

f

x

g

=