不知道洛必达法则到底是有多让人牵挂,
最近总有网友在后台留言,
都是最豪横的三个字:
洛必达,洛必达!
当然,
作为一个面冷心热且严谨的人,
虽然写它觉得还有不少顾虑和担忧,
但还是默默地拿了起高数,
偷偷地再一次做了认真的温习。
因为,
实在忍不住,
今天就准备讲讲这个洛必达了!
而对它理论的理解,
总觉得还是要更谨慎点,
并且尽量能够用最朴素的语言,
讲清楚并说明白。
要说到洛必达,
就不能不说下导数的定义了。
关于导数概念,
对于凡事喜欢逐源的我来说,
总觉得教材的编排,
真是太过小心了些。
至于为什么?
看下导数定义的生成过程,
就知晓了。
导数的定义,
教材从熟悉的路程与时间的函数式着手,
分解成了三个环节:
平均变化率→瞬时变化率→导数
平均变化率
从定义上不难看出,
这个平均变化率,
相当于物理中的平均速度了。
如果用数学中的量来表示,
应该相当于曲线的一条割线斜率。
瞬时变化率
同样的道理,
这个瞬时变化率,
就相当于物理中的瞬时速度,
从数学角度来说,
相当于曲线在某点处的切线斜率。
只是定义中的那个“趋于某个值”,
在具体实例中,
虽没太多疑问。
但总觉还是缺了点理论上的支撑,
而让人有了太多想象的空间。
仅右逼 近
是只须这个样子……
仅右逼 近
还是仅须这个样子?
左右逼 近
还是必须这个样子呢……
虽然有疑问,
但幸好有一点还是可以肯定的:
从图像上感觉,
那“某个值”一定就是切线斜率。
“导数”定义
唉,
对于那“固定的值”,
教材依然还是欲说还休的样子,
不过还是小心地,
在教材的备注页上,
做了一个简单的说明:
所以说,
极限这个东西,
在中学阶段的地位,
也确实是很委屈很尴尬了:
想要用它解决问题,
却又极不愿意让同学知道它。
也让我想起了某些公众号,
想转载别人推文,
却又总是遮遮掩掩的,
不愿标注文章来源。
因为要讲洛必达,
觉得还是应该讲清楚极限的。
函数的极限
其实关于函数极限,
有自变量趋于有限值和趋于无限值,
两种情况。
自变量趋于有限值时的极限:
这是高数中极限的定义,
这种描述,
总会叫人望而却步的。
所以总觉得,
还是文字描述更让人舒心。
就像是下面动图中,
当x从x0的左右两侧同时逼近x0时,
函数值都无限逼近同一个固定值A,
这个A就是函数在点x0处的极限了。
函数极限
那么,
如果x是从x0的某一侧逼近呢?
就像是……
右极限
左极限
所以,
极限还是要分左极限和右极限的,
当x从x0的右侧无限逼近时,
如果函数值无限逼近一个固定值A,
这个A叫做函数当x→x0时的右极限,
记作:
当x从x0的左侧无限逼近时,
如果函数值也无限逼近一个固定值A,
那么这个A就叫做函数当x→x0时的左极限,
记作:
可是,
如果出现了下面这种情况:
极限不存在
当点x→x0时函数的左右极限不相等,
左右为难时,
就说函数当x→x0时极限不存在了。
其实,
上面的极限不存在,
主要还是因为图像在x0处断了。
嗯,
断了,断了,
这样的函数我们一般称它是不连续的。
而对于连续函数来说,
很显然的,
除了定义域的区间端点,
函数在每一点处的极限都是存在的。
而且函数当x→x0时的极限,
就是函数在该点处的函数值。
对于这种理解,
我一般是这样描述的:
就像是
直接代入而已!
而自变量趋于无限值时的极限,
其实理解起来都是一样的:
就像是:
一样的容易理解。
所以这种情况,
就不再啰嗦,
你可以凭借自己的感觉行事的。
但是对于两个函数f(x)和g(x)的比值来说,
经常会出现当x→a(或x→∞)时,
f(x)与g(x)都趋于零或无穷大,
此时f(x)/g(x)的极限可能存在,
但也可能不存在。
通常这种极限叫未定式。
而对于这类极限的处理,
就要用到我们今天等了很久的,
洛必达法则了。
洛必达法则
将x=a代入式中,
如果分母为零、分子不为零,
极限显然为无穷大了;
而如果分子为零、分母不为零,
则极限显然为零。
但如果分子、分母同时为零时,
则极限可能存在,
也可能会不存在,
也就是前面提到的未定式了。
那么,
这个定理就告诉我们,
x=a代入分子、分母同时为零时,
可以通过对分子、分母分别求导,
再代入x=a去确定未定式的值。
这种求极限的方法,
就是传说中的洛必达法则了。
而且照着这种思路,
但凡是出现分子、分母同时为零的情况,
可以一直通过求导的方法,
一直洛、洛、洛……下去,
直至x=a代入后能求出具体值为止。
就像是:
所以说,
洛必达,
必达!
而且,
无论是x→∞时的未定式0/0,
还是x→a或x→∞时的未定式∞/∞,
都可以类似的,
用洛必达法则求得极限值。
比如:
其它诸如:
0·∞、∞-∞、00、1∞、∞0型未定式,
都可以通过洛必达法则进行类似计算。
如果只是求个极限,
中学为什么要知道洛必达?
毕竟高考不考它!
但其实,
你还真的想错了!
中学里最常见的参数范围问题,
就最有可能会用到洛必达的。
遇到这样的题,
是不是想也不想就会用参变分离了?
毕竟参变分离后,
就转化为最熟悉的函数最值了。
只是,
有时候是不是也要担心下,
如果是开区间上的最值,
如果恰巧又在端点处取得最值,
自变量不能代入,
那又该怎么办?
这个解题思路算是最常规的了吧?
只是真得像预测的一样,
参变分离后所得函数的最值,
真的取在端点处了!
那么又该怎么求得最小值呢?
在这里,
你看见红色洛必达的大显身手了么!
当然,
有老师会说了,
洛必达法则高考是不能直接使用的!!!
确实,
这么高端的东西,
如果高考就这样让你得满分了,
天理何在,
对其他不爱钻研的学生,
又怎么体现公平呢?
所以,
老师才说,
参数范围问题,
要时刻做好分类讨论的。
但是想想,
用分类讨论的方法,
讨论了半天才得出的结果,
用洛必达一步就完成了。
不仅提高了正确率而且节省了大量时间,
又愉悦了身心,
如果步骤确保没问题,
就算扣了两分,
也绝对算是不吃亏的吧。
而且真的,
分类讨论的这个长度,
是不是让你也有用洛必达的冲动了呢?
当然,
不用洛必达时的过程也有很短的,
就像那一年高考题的解法:
说真的,
就算是2010年,
用到切线不等式还是可以理解的,
何况按照解题的规律,
第一问的结论可能在第②还会用上呢!
可是解答中红色部分的那种姿态,
真的确信大部分同学能想到么?
估计就是数学老师自己,
也觉得那种思路有点神来之笔吧!
所以,
还是应该看下洛必达法则的大显神通。
从这两个题的解法来看,
凡是参数范围题,
如果参变分离很容易,
还是尽量分离为好。
但如果分离后需要用到洛必达,
真的还是要特别注意的:
如果考前老师特别强调高考认可洛必达,
你就可以放心大胆的使用了,
之所心这么说,
是因传听说有些地区高考已经认可了。
如果所在省的高考阅卷不认可
估计用它只能得到可怜的结果分吧。
虽然可以节省很多时间,
算算也还是亏的慌。
所以,
老老实实练好分类讨论,
本本分分得些步骤分,
对于备考来说,
才是最切实可行的。
看来,
洛必达虽好,
可不要仅贪必达哦!
所以说,
最好的洛必达,
却是最悲催的
在研究函数图像的时候,
洛必达也同样是让人觉得最爽朗的。
嗯,
现在想想,
讲导数的时候,
老师有没有让我们记住六个图像?
可你知道为什么,
函数y=xlnx的图像,
是下面这个样子的么?
当然,
聪明人应该都猜到,
我想说的是x→0时的状态。
原因当然是因为洛必达了!
所以,
除了求参数的范围,
还有一些函数图像题,
可能会用到洛必达,
去判断图像的大概走势。
这种图像题是不是很常见?
是不是从对称性并结合代点就可以搞定?
可是不给你具体坐标做参照了,
x轴光秃秃又怎么办?
象上面的分析一样,
困难时,
当然就该洛必达大显身手了!
所以说,
高考还是会考洛必达的,
只是考查的方式,
可能会随着高考对它的要求不同,
而采取不同的形式而已。
但是最不济的,
也可以考考极限的感觉吧。
就像是这个样子的:
要说到洛必达在中学中的应用,
最重要的,
也应该是这两个方面了。
但是切记得,
解答题中使用一定要慎重。
作为一线数学教师,
还是建议同学和老师都要练好内功,
熟练掌握利用分类讨论的方法求参数范围。
当然,
更希望洛必达能早日登上高考的舞台,
否则时日逾久,
估计洛必达会敲他的盖板了。
END
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