VII .ỨNG DỤNG:TÍNH XẤP XỈ VÀ TÍNH GIỚI HẠN
1.Tính gần đ�ng (hay tính xấp xỉ ) và tính giới hạn
Ta thường dùng khai triển Taylor và khai triển Maclaurin để t�nh xấp xỉ gi� trị của hàm f(x) sau khi chọn n đủ lớn để phần dư Rn(x) có giá trị tuyệt đối kh�ng vượt quá sai số cho phép.
Ví dụ: Tính số e chính xác đến 0,00001.
Trong công thức khai triển Maclaurin của hàm số ex :
Với 0 < q < 1
ta lấy x=1 và n=8 thì phần dư R8 thỏa:
Vậy ta có thể tính e chính xác đến 0,00001 bằng c�ng thức xấp xỉ sau
Ta còn có thể dùng khai triển Maclaurin để t�nh giới hạn c� dạng v� định như trong ví dụ sau đ�y :
Ví dụ:
1) Tìm
Ta có:
Sử dụng khai triển Maclaurin của sinx đến cấp 4, ta c� thể viết sinx dưới dạng:
Với
Suy ra
Khi x ® 0
Vậy:
2) Tìm
Áp dụng khai triển Maclaurin của các hàm sinx và cosx ta có :
trong đ�
Þ
![]()
Khi x ® 0
Vậy
Nhờ định l� Cauchy,
người ta đã
chứng minh được các
định l� dưới đ�y
mà ta gọi là quy tắc L�Hospitale. Quy tắc
này rất thuận lợi để
tìm giới hạn của các dạng vô
định
và
.
Định l�: (Quy tắc L�Hospitale 1)
Giả sử f(x) và g(x) có đạo hàm trong khoảng (a,b) và g� ¹ 0 trong khoảng đ�. Khi ấy, nếu:
![]()
thì
Định l� vẫn đ�ng khi thay cho qu� trình x ® a+, ta xét quá trình x® b- hoặc x ® c với cÎ (a,b). Trường hợp a= -¥ , b= + ¥ định l� vẫn đ�ng.
Định l�: (Quy tắc L�Hospitale 2)
Giả sử f(x) và g(x) có đạo hàm trong (a,b) và g�(x) ¹ 0 trong khoảng đ�. Khi ấy nếu :
(i) f(x) và g (x) là các VLC khi x -> a+ ,và
(hữu hạn hoặc vô tận)
thì
![]()
Định l� cũng đ�ng cho c�c qu� trình x ® b-, x ® c Î (a,b) và cho các trường hợp a = - ¥ và b = + ¥
Chú ý:
1) Khi xét
trong quy tắc l�Hospitale, nếu thấy
vẫn có dạng vô định
hoặc
thì ta lại có thể áp dụng tiếp quy tắc l�Hospitale
2) Quy rắc l�Hospitale chỉ là điều kiện đủ để c� giới hạn của
không phải là điều kiện cần. Do đ�, nếu kh�ng tồn tại giới hạn của
thì ta chưa có kết luận gì về giới hạn của
Ví dụ:
1) Tìm
Đặt
và g(x) = x - sin x
Xét qúa trình x ® 0 ta có:
có dạng vô định
cũng có dạng vô định
cũng có dạng vô định
Vậy sau 3 lần áp dụng quy tắc l�Hospitale ta suy ra:
2)
3) Tìm
Giới hạn này có dạng vô định ¥ - ¥ . Ta có thể biến đổi giới hạn về dạng v� định
để �p dụng quy tắc l�Hospitale như sau:
4) Tìm
Giới hạn này có dạng vô định
. Ta biến đổi như sau:
Ta có:
Suy ra