5. Найбільше і найменше значення функції на відрізку
Правило Лопіталя
Розглянемо відношення , де функції і визначені й диференційовні в деякому околі точки а, виключаючи, можливо, саму точку а. Може бути, що при обидві функції і прямують до 0 або до ¥, тобто ці функції одночасно є нескінченно малими або нескінченно великими величинами при . Тоді говорять, що в точці а функція f (x) має невизначеність виду
.
У цьому випадку, використовуючи похідні і , можна сформулювати правило для знаходження границі функції f (x) при , тобто визначити спосіб для розкриття невизначеностей виду .
Теорема (правило Лопіталя). Границя відношення двох нескінченно малих або нескінченно великих функцій дорівнює границі відношення їхніх похідних (скінченній або нескінченній), якщо остання існує.
Зауваження. Якщо і при прямують одночасно до 0 або до ¥ і задовольняють ті умови, які були накладені теоремою на функції і , то до відношення / знову застосовуємо правило Лопіталя і виводимо формулу
і т. п.
Приклад. Знайти .
Виконавши граничний перехід, дістанемо невизначеність вигляду . Застосовуємо правило Лопіталя:
.
Приклад. Знайти .
Виконання граничного переходу приводить до невизначеності виду . Застосовуємо правило Лопіталя:
(виконання граничного переходу знову приводить до невизначеності виду , а тому застосовуємо правило Лопіталя повторно):