intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Chapter 5: Inverse functinons – Section 5.8: Indeterminate forms and l’hospital’s rule

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:26

43
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn tham khảo bài giảng Chapter 5: Inverse functinons – Section 5.8: Indeterminate forms and l’hospital’s rule sau đây. Bài giảng dành cho đối tượng sinh viên ngành Công nghệ thông tin. Tham khảo nội dung bài giảng để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chapter 5: Inverse functinons – Section 5.8: Indeterminate forms and l’hospital’s rule

  1. SECTION 5.8 INDETERMINATE FORMS  AND L’HOSPITAL’S RULE
  2. INDETERMINATE FORMS Suppose we are trying to analyze the behavior  of the function ln x F ( x) = x −1 Although F is not defined when x = 1, we need  to know how F behaves near 1.  In particular, we would like to know the value  of the limit ln x lim x 1 x −1 5.8 P2
  3. INDETERMINATE FORMS In computing this limit, we can’t apply Law 5 of  limits (Section 1.4) because the limit of the  denominator is 0.   In fact, although the limit in Expression 1 exists, its  value is not obvious because both numerator and  0 denominator approach 0 and     is not defined. 0 5.8 P3
  4. INDETERMINATE FORM —TYPE 0/0 In general, if we have a limit of the form f ( x) lim x a g ( x) where both f(x) → 0 and g(x) → 0 as x → a, then  this limit may or may not exist. 0 It is called an indeterminate form of type    . 0  We met some limits of this type in Chapter 1.  5.8 P4
  5. INDETERMINATE FORMS For rational functions, we can cancel common  factors: x −x 2 x( x − 1) lim 2 = lim x 1 x −1 x 1 ( x + 1)( x − 1) x 1 = lim = x 1 x +1 2 We used a geometric argument to show that: sin x lim =1 x 0 x 5.8 P5
  6. INDETERMINATE FORMS However, these methods do not work for limits  such as Expression 1.  Hence, in this section, we introduce a systematic  method, known as l’Hospital’s Rule, for the  evaluation of indeterminate forms.  Another situation in which a limit is not  obvious occurs when we look for a horizontal  asymptote of F and need to evaluate the limit ln x lim x x −1 5.8 P6
  7. INDETERMINATE FORMS It isn’t obvious how to evaluate this limit  because both numerator and denominator  become large as x → ∞. There is a struggle between the two.   If the numerator wins, the limit will be ∞.   If the denominator wins, the answer will be 0.   Alternatively, there may be some compromise—the  answer may be some finite positive number.  5.8 P7
  8. INDETERMINATE FORM —TYPE ∞/∞  In general, if we have a limit of the form f ( x) lim x a g ( x) where both f(x) → ∞ (or – ∞) and g(x) → ∞  (or – ∞), then the limit may or may not exist. It is called an indeterminate form of type  ∞/∞. 5.8 P8
  9. INDETERMINATE FORMS We saw in Section 1.6 that this type of limit can  be evaluated for certain functions—including  rational functions—by dividing the numerator  and denominator by the highest power of x that  occurs in the denominator.  For instance, 1 1− 2 x −1 2 x 1− 0 1 lim 2 = lim = = x 2x + 1 x 1 2+0 2 2+ 2 x 5.8 P9
  10. INDETERMINATE FORMS This method, though, does not work for limits  such as Expression 2.   However, L’Hospital’s Rule also applies to this type  of indeterminate form. 5.8 P10
  11. L’HOSPITAL’S RULE Suppose f and g are differentiable and g’(x) ≠ 0  on an open interval I that contains a (except  possibly at a). Suppose lim f ( x) = 0 and lim g ( x) = 0 x a x a or that  lim f ( x) = and lim g ( x) = x a x a  In other words, we have an indeterminate form of  0 type     or ∞/∞. 0 Then, f ( x) f '( x) lim = lim x a g ( x) x a g '( x ) if the limit on the right exists (or is ∞ or – ∞). 5.8 P11
  12. NOTE 1 L’Hospital’s Rule says that the limit of a  quotient of functions is equal to the limit of the  quotient of their derivatives—provided that the  given conditions are satisfied.   It is especially important to verify the conditions  regarding the limits of f and g before using the rule.  5.8 P12
  13. NOTE 2 The rule is also valid for one­sided limits and  for limits at infinity or negative infinity.  That is, ‘‘x → a’’ can be replaced by any of the  symbols x → a+, x → a–, x →∞, or x → – ∞.  5.8 P13
  14. NOTE 3 For the special case in  which f(a) = g(a) = 0, f  ’ and g’ are continuous,  and g’(a) ≠ 0, it is easy  to see why the rule is  true. 5.8 P14
  15. NOTE 3 In fact, using the alternative form of the  definition of a derivative, we have:  f ( x) − f (a) f ( x) − f (a) lim f '( x) f '(a ) x a x−a x−a lim = = = lim x a g '( x ) g '(a ) lim g ( x) − g (a ) x a g ( x) − g (a ) x a x−a x−a f ( x) − f (a) f ( x) = lim = lim x a g ( x) − g (a ) x a g ( x) The general version of l’Hospital’s Rule is more  difficult; its proof can be found inAppendix B. 5.8 P15
  16. Example 1 Find lim ln x x 1 x −1 SOLUTION   lim ln x = ln1 = 0 and lim( x − 1) = 0 x 1 x 1                                  Thus, we can apply l’Hospital’s Rule:  d (ln x) ln x dx 1/ x 1 lim = lim = lim = lim = 1 x 1 x −1 x 1 d x 1 1 x 1 x ( x − 1) dx 5.8 P16
  17. Example 2 ex Calculate lim 2 x x SOLUTION We have lim e = lim x = x 2  and x x  So, l’Hospital’s Rule gives: d x (e ) ex e x lim 2 = lim dx = lim x x x d 2 x 2x (x ) dx 5.8 P17
  18. Example 2 SOLUTION As ex → ∞ and 2x → ∞ as x → ∞, the limit  on the right side is also indeterminate. However, a second application of l’Hospital’s  Rule gives:  ex ex ex lim 2 = lim = lim = x x x 2x x 2 5.8 P18
  19. Example 3 ln x Calculate lim 3 x x SOLUTION  As ln x → ∞ and  3             as x  x → ∞, l’Hospital’s  Rule applies: ln x 1/ x lim 3 = lim 1 −2 / 3 x x x 3x  Notice that the limit on the right side is now  0 indeterminate of type    . 0 5.8 P19
  20. Example 3 SOLUTION  However, instead of applying the rule a second time  as we did in Example 2, we simplify the expression  and see that a second application is unnecessary:  ln x 1/ x 3 lim 3 = lim 1 −2 / 3 = lim 3 = 0 x x x 3x x x 5.8 P20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2