background image

1

WYKŁAD XI

Reguła de l’Hospitala

0

0

( )

( )

x

g

x

f

Mówimy, że iloraz funkcji

w otoczeniu punktu 

x=a

jest wyrażeniem nieoznaczonym postaci

, jeżeli      

Symbole nieoznaczone: 

( )

0

lim

=

x

g

a

x

oraz

( )

0

lim

=

x

f

a

x

1

,

0

,

,

,

0

,

,

0

0

0

0

1. Symbol nieoznaczony 

0

0

background image

2

Reguła de l’Hospitala mówi, że 

( )

( )

x

g

x

f

Granica ilorazu dwóch funkcji 

dążących do zera 

przy x→i mających pierwsze pochodne w otoczeniu 

punktu x=a jest równa granicy ilorazu pochodnych tych 

funkcji przy x→a, jeśli granica ta istnieje, tzn.       

( )

( )

( )

( )

x

g

x

f

x

g

x

f

a

x

a

x

=

lim

lim

background image

3

Przykład 1. 

1

1

1

1

cos

lim

sin

lim

0

0

0

0

=

=

=

x

x

x

x

x

Ponieważ liczniki i mianowniki obydwu funkcji dążą do 
zera przy x→0, do obliczenia granicy wykorzystamy 
regułę de l’Hospitala

Obliczyć granice funkcji:

x

x

x

sin

lim

0

2

2

0

2

sin

lim

x

x

x

2

1

4

2

cos

2

lim

4

2

sin

lim

4

cos

sin

2

lim

2

sin

lim

0

0

0

0

0

0

0

2

2

0

=

=

=

=

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

background image

4

( )

( )

x

g

x

f

Mówimy, że iloraz funkcji

w otoczeniu punktu 

x=a

jest wyrażeniem nieoznaczonym postaci

, jeżeli      

( )

=

x

g

a

x

lim

oraz

( )

=

x

f

a

x

lim

2. Symbol nieoznaczony 

Reguła de l’Hospitala mówi, że: 

( )

( )

x

g

x

f

Granica ilorazu dwóch funkcji

dążących do 

nieskończoności przy x→i mających pierwsze pochodne 

w otoczeniu punktu x=a jest równa granicy ilorazu 

pochodnych tych funkcji przy x→a, jeśli granica ta istnieje, 

tzn.       

( )

( )

( )

( )

x

g

x

f

x

g

x

f

a

x

a

x

=

lim

lim

background image

5

Przykład 2. 

Ponieważ licznik i mianownik funkcji dążą do 

nieskończoności przy x→0

+

, do obliczenia granicy 

wykorzystamy regułę de l’Hospitala

Obliczyć granicę funkcji:

ctgx

x

x

ln

lim

0

+

0

1

cos

sin

2

lim

sin

lim

sin

1

1

lim

ln

lim

0

0

0

2

0

2

0

0

=

=

=

=

+

+

+

+

x

x

x

x

x

x

ctgx

x

x

x

x

x

background image

6

3. Symbol nieoznaczony 

0

Wówczas granica iloczynu dwóch funkcji f(x)g(x

przy x→może być przedstawiona w postaci granicy 

ilorazu:

( ) ( )

( )

( )

=

=

x

g

x

f

x

g

x

f

a

x

a

x

1

lim

lim

0

Niech dane będą dwie funkcje f(x) i g(x) określone w 

pewnym otoczeniu punktu x=a. Iloczyn f(x)g(x) nazywamy 

wyrażeniem nieoznaczonym postaci ∞·0 w punkcie x=a

jeżeli

lub       

( )

0

lim

=

x

g

a

x

oraz

( )

+∞

=

x

f

a

x

lim

( )

−∞

=

x

f

a

x

lim

albo

( ) ( )

( )

( )

0

0

1

lim

lim

0

=

=

x

f

x

g

x

g

x

f

a

x

a

x

background image

7

Przykład 3. 

Aby wykorzystać regułę de l’Hospitala należy iloczyn 

x

3

lnzapisać w postaci ilorazu:  

Obliczyć granicę funkcji:

( )

0

lim

3

1

3

1

lim

1

lim

1

ln

lim

ln

lim

3

0

4

0

3

0

3

0

0

3

0

=

=

=

=

=

+

+

+

+

+

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

ln

lim

3

0

+

background image

8

4. Symbol nieoznaczony 

Granicę różnicy dwóch funkcji f(x)-g(x) możemy 

przedstawić w postaci granicy ilorazu:

( )

( )

[

]

( )

( )

( )

( )

( ) ( )

0

0

1

1

1

lim

1

1

1

1

lim

lim

=

=

=

x

g

x

f

x

f

x

g

x

g

x

f

x

g

x

f

a

x

a

x

a

x

Niech dane będą dwie funkcje f(x) i g(x) określone w 

pewnym otoczeniu punktu x=a. Granicę różnicy  f(x)-g(x)

nazywamy wyrażeniem nieoznaczonym postaci ∞-∞ w 

punkcie x=a, jeżeli

( )

=

x

g

a

x

lim

oraz

( )

+∞

=

x

f

a

x

lim

background image

9

5. Symbole nieoznaczone: 

1

,

0

,

0

0

Granica funkcji h(x)=f(x)

g

(x)

przy x→może być jednym z 

symboli nieoznaczonych typu: ∞

0

, 0

0

, 1

( )

( )

( )

( )

( )

( )

x

f

x

g

x

f

x

h

e

e

e

x

h

x

g

ln

ln

ln

=

=

=

Niech dane będą dwie funkcje f(x) i g(x) określone w 

pewnym otoczeniu punktu x=a, przy czym g(x)>0, oraz 

posiadające pochodne. Rozważmy wyrażenie:

( )

( )

( )

x

g

x

f

x

h

=

W celu obliczenia granicy funkcji  h(x)=f(x)

g

(x)

przy x→a

przedstawimy  funkcję h(x) w postaci:

Wówczas

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

x

g

x

f

x

f

x

g

x

f

x

h

a

x

a

x

a

x

x

g

a

x

a

x

e

e

e

e

x

h

1

ln

lim

ln

lim

ln

lim

ln

lim

lim

=

=

=

=

background image

10

Przykład 4. 

Obliczyć granice funkcji:

oraz 

x

x

x

+

→0

lim

x

x

x

+

1

1

lim

g

x

x

x

x

x

e

e

e

x

x

x

x

=

=

=

+

+

+

ln

lim

ln

lim

0

0

0

lim

0

lim

1

1

lim

1

ln

lim

ln

lim

0

2

0

0

=

=

=

=

=

+

+

+

x

x

x

x

x

x

x

g

x

x

x

x

Ostatecznie

1

lim

0

0

=

=

=

+

e

e

x

g

x

x

background image

11

g

x

x

x

x

x

x

x

e

e

e

x

x

=

=

=

+

+

+

→∞

1

1

ln

lim

1

1

ln

lim

1

1

lim

2

0

0

1

1

1

1

1

1

lim

1

1

1

ln

lim

1

1

ln

lim

x

x

x

x

x

x

x

g

x

x

x

+

+

=

+

=

+

=

1

1

lim

1

1

lim

2

2

=

+

=

+

=

x

x

x

x

x

x

x

x

Ostatecznie

e

e

x

x

x

=

=

+

1

1

1

lim

background image

12

Przykłady na ćwiczenia

Wykorzystując regułę de l’Hospitala obliczyć następujące 
granice: 

x

e

e

x

x

x

0

lim

)

1

x

x

x

2

5

sin

lim

)

2

0

2

0

sin

lim

)

3

x

x

x

x

x

x

x

sin

1

1

lim

)

4

0

x

x

x

x

ln

ln

1

lim

)

5

1

x

x

x

1

lim

)

9

(

)

x

x

x

x

e

1

2

0

lim

)

7

+

x

x

x

sin

0

1

lim

)

8

+

(

)

ctgx

e

x

x

2

0

1

lim

)

6