Застосування правила Лопіталя при розкритті невизначеностей вигляду
Правило Лопіталя можна застосовувати при розкритті невизначеностей вигляду .
Приклади.
1.
.
2.
.
3. .
4.
Знайдемо .
Отже, .
5. .
Знайдемо
.
Отже, .
ЛЕКЦІЯ 20
23. Формула Тейлора для многочлена.
24. Формула Тейлора для довільної функції.
Формула Тейлора для многочлена.
Розглянемо многочлен
,
де - дійсні числа. Продиференціюємо многочлен раз.
Якщо в наведених формулах покласти , то одержимо
Отже, можна записати
(1)
Нехай маємо многочлен за степенями , де - деяке стале дійсне число, тобто
,
де - дійсні числа. Поклавши , матимемо
.
Звідси аналогічно до попереднього, одержимо
(2)
Формула (1) є окремим випадком ( ) формули (2). Кожну із цих формул називають формулою Тейлора. Формулу (1) інакше називають формулою Маклорена.
Формула Тейлора для довільної функції
Теорема Тейлора.Нехай функція в точці і в деякому її околі має похідні - го порядку. Нехай також деяка точка, що належить околу, про який йде мова. Тоді існує точка , яка лежить між точками і , така, що
(3)
Доведення. Позначимо
Покладемо
Покажемо, що існує точка така, що
.
Зафіксуємо довільну точку із вказаного околу точки . Для визначеності уважатимемо, що . Нехай - змінна, яка пробігає значення відрізку . Складемо допоміжну функцію
.
Функція на відрізку задовольняє всім умовам теореми Ролля:
1) неперервна на ,
2) диференційована на ,
( ці властивості функції випливають із умов, накладених на функцію )
3) на кінцях відрізка функція має рівні значення. Дійсно
Отже, за теоремою Ролля існує точка така, що . Знайдемо .
Оскільки в правій частині одержаної формули знищуються всі члени, за виключенням двох останніх, то
.
Далі маємо:
.
Звідси одержуємо:
.
Формула (3) називається формулою Тейлора, а одержаний вираз - залишковим членом у формі Лагранжа.
Оскільки , то , де . Тоді
, де .
Якщо в формулі Тейлора покласти , то тоді
При маємо формулу Лагранжа
Якщо функція в околі точки обмежена, то залишковий член є нескінченно малою вищого порядку порівняно з при . Дійсно
.
Отже, залишковий член можна подати у формі
при ,
яка називається формою Пеано.
Якщо в формулі Тейлора покласти , то одержимо формулу Маклорена
.
У цій формулі залишковий член у формі Лагранжа має вигляд
де ,
а в формі Пеано
.
Приклади. Записати формулу Маклорена для функції 1) ; 2) ; 3) .
Розв'язування.
1) . Оскільки , то . Отже,
.
2) . Так як , то
Звідси маємо
3) . ;
;
ЛЕКЦІЯ 21
25. Ознака монотонності функції.
26. Екстремальні точки.
27. Необхідні й достатні умови існування екстремуми функції.
4. Знаходження найбільшого й найменшого значення функції на відрізку.