Ak máme funkcie
f
(
x
)
,
g
(
x
)
{\displaystyle f(x),g(x)}
, pre ktoré v bode c platí
lim
x
→
c
f
(
x
)
=
0
{\displaystyle \lim _{x\to c}f(x)=0}
a
lim
x
→
c
g
(
x
)
=
0
{\displaystyle \lim _{x\to c}g(x)=0}
, potom v prípade, že existuje (vlastná alebo nevlastná) limita
lim
x
→
c
f
′
(
x
)
g
′
(
x
)
{\displaystyle \lim _{x\to c}{\frac {f^{\prime }(x)}{g^{\prime }(x)}}}
, platí
lim
x
→
c
f
(
x
)
g
(
x
)
=
lim
x
→
c
f
′
(
x
)
g
′
(
x
)
{\displaystyle \lim _{x\to c}{\frac {f(x)}{g(x)}}=\lim _{x\to c}{\frac {f^{\prime }(x)}{g^{\prime }(x)}}}
kde
′
{\displaystyle {}^{\prime }}
označuje deriváciu funkcie.
Podobne v prípade, kedy máme funkcie
f
(
x
)
,
g
(
x
)
{\displaystyle f(x),g(x)}
, pre ktoré v bode c platí
lim
x
→
c
f
(
x
)
=
+
−
∞
{\displaystyle \lim _{x\to c}f(x)=+-\infty }
a
lim
x
→
c
g
(
x
)
=
+
−
∞
{\displaystyle \lim _{x\to c}g(x)=+-\infty }
. Ak existuje (vlastná alebo nevlastná) limita
lim
x
→
c
f
′
(
x
)
g
′
(
x
)
{\displaystyle \lim _{x\to c}{\frac {f^{\prime }(x)}{g^{\prime }(x)}}}
, potom opäť platí vzťah
lim
x
→
c
f
(
x
)
g
(
x
)
=
lim
x
→
c
f
′
(
x
)
g
′
(
x
)
{\displaystyle \lim _{x\to c}{\frac {f(x)}{g(x)}}=\lim _{x\to c}{\frac {f^{\prime }(x)}{g^{\prime }(x)}}}
Uvedené l'Hospitalove pravidlá sú použiteľné aj v nevlastných bodoch .
Ak je
f
′
(
x
)
g
′
(
x
)
{\displaystyle {\frac {f^{\prime }(x)}{g^{\prime }(x)}}}
v bode c opäť neurčitým výrazom, možno l’Hospitalove pravidlá použiť opakovane. Takto môžeme postupovať, dokiaľ nezískame nejaký výraz, ktorý nie je neurčitý.
Úprava výrazov pre použitie l’Hospitalovho pravidla
upraviť
l’Hospitalove pravidlá sú definované len pre neurčité výrazy typu
0
0
{\displaystyle {\frac {0}{0}}}
alebo
∞
∞
{\displaystyle {\frac {\infty }{\infty }}}
. Ostatné neurčité výrazy je nutné previesť na tento typ neurčitého výrazu.
Uvažujme ďalej funkcie
f
(
x
)
,
g
(
x
)
{\displaystyle f(x),g(x)}
, ktoré v bode c naberajú hodnôt 0 alebo
∞
{\displaystyle \infty }
.
Ak
f
(
x
)
⋅
g
(
x
)
{\displaystyle f(x)\cdot g(x)}
predstavuje v c výraz
0
⋅
∞
{\displaystyle 0\cdot \infty }
, potom ho môžeme upraviť na
f
(
x
)
1
g
(
x
)
{\displaystyle {\frac {f(x)}{\frac {1}{g(x)}}}}
, čo je výraz typu
0
0
{\displaystyle {\frac {0}{0}}}
, alebo na
g
(
x
)
1
f
(
x
)
{\displaystyle {\frac {g(x)}{\frac {1}{f(x)}}}}
, čo je výraz typu
∞
∞
{\displaystyle {\frac {\infty }{\infty }}}
.
Ak
f
(
x
)
−
g
(
x
)
{\displaystyle f(x)-g(x)}
predstavuje v c výraz typu
∞
−
∞
{\displaystyle \infty -\infty }
, potom ho možno upraviť na
1
g
(
x
)
−
1
f
(
x
)
1
f
(
x
)
⋅
g
(
x
)
{\displaystyle {\frac {{\frac {1}{g(x)}}-{\frac {1}{f(x)}}}{\frac {1}{f(x)\cdot g(x)}}}}
, čo je výraz typu
0
0
{\displaystyle {\frac {0}{0}}}
.
Ak
f
(
x
)
g
(
x
)
{\displaystyle {f(x)}^{g(x)}}
predstavuje v c výraz typu
0
0
{\displaystyle 0^{0}}
, potom ho upravíme na
f
(
x
)
g
(
x
)
=
e
g
(
x
)
⋅
ln
f
(
x
)
{\displaystyle {f(x)}^{g(x)}=\mathrm {e} ^{g(x)\cdot \ln f(x)}}
, kde v exponente je výraz
0
⋅
∞
{\displaystyle 0\cdot \infty }
, ktorý možno ďalej upraviť na výraz
0
0
{\displaystyle {\frac {0}{0}}}
alebo
∞
∞
{\displaystyle {\frac {\infty }{\infty }}}
. Pri riešení potom využijeme toho, že
lim
x
→
c
e
g
(
c
)
⋅
ln
f
(
x
)
=
e
lim
x
→
c
[
g
(
x
)
⋅
ln
f
(
c
)
]
{\displaystyle \lim _{x\to c}\mathrm {e} ^{g(c)\cdot \ln f(x)}=\mathrm {e} ^{\lim _{x\to c}[g(x)\cdot \ln f(c)]}}
.
Ak
f
(
x
)
g
(
x
)
{\displaystyle {f(x)}^{g(x)}}
predstavuje v c výraz typu
∞
0
{\displaystyle \infty ^{0}}
, potom ho upravíme na
f
(
x
)
g
(
x
)
=
e
g
(
x
)
⋅
ln
f
(
x
)
{\displaystyle {f(x)}^{g(x)}=\mathrm {e} ^{g(x)\cdot \ln f(x)}}
, kde v exponente je výraz
0
⋅
∞
{\displaystyle 0\cdot \infty }
, ktorý ďalej riešime rovnako ako v predchádzajúcom bode.
Ak
f
(
x
)
g
(
x
)
{\displaystyle {f(x)}^{g(x)}}
predstavuje v c výraz typu
1
∞
{\displaystyle 1^{\infty }}
, potom ho upravíme na
f
(
x
)
g
(
x
)
=
e
g
(
x
)
⋅
ln
f
(
x
)
{\displaystyle {f(x)}^{g(x)}=\mathrm {e} ^{g(x)\cdot \ln f(x)}}
, kde v exponente je výraz
∞
⋅
0
{\displaystyle \infty \cdot 0}
, ktorý ďalej riešime rovnaku ako v predchádzajúcom bode.
Výraz
ln
x
x
3
{\displaystyle {\frac {\ln x}{x^{3}}}}
predstavuje pre
x
→
+
∞
{\displaystyle x\to +\infty }
neurčitý výraz typu
∞
∞
{\displaystyle {\frac {\infty }{\infty }}}
. Pomocou l’Hôpitalovho pravidla teda bude
lim
x
→
+
∞
ln
x
x
3
=
lim
x
→
+
∞
1
x
3
x
2
=
lim
x
→
+
∞
1
3
x
3
=
lim
x
→
+
∞
1
∞
=
0
{\displaystyle \lim _{x\to +\infty }{\frac {\ln x}{x^{3}}}=\lim _{x\to +\infty }{\frac {\frac {1}{x}}{3x^{2}}}=\lim _{x\to +\infty }{\frac {1}{3x^{3}}}=\lim _{x\to +\infty }{\frac {1}{\infty }}=0}
Neurčitý výraz typu
(
0
⋅
∞
)
{\displaystyle (0\cdot \infty )}
prevedieme úpravou súčinu f(x)g(x) na podiel
f
(
x
)
1
g
(
x
)
{\displaystyle {\frac {f(x)}{\frac {1}{g(x)}}}}
alebo
g
(
x
)
1
f
(
x
)
{\displaystyle {\frac {g(x)}{\frac {1}{f(x)}}}}
získame tak neurčitý výraz typu
0
0
{\displaystyle {\frac {0}{0}}}
alebo
∞
∞
{\displaystyle {\frac {\infty }{\infty }}}
. Ten už určíme l’Hôspitalovým pravidlom.
lim
x
→
0
+
(
x
⋅
ln
x
)
=
lim
x
→
0
+
ln
x
1
x
=
lim
x
→
0
+
(
ln
x
)
′
(
x
−
1
)
′
=
lim
x
→
0
+
1
x
−
x
−
2
=
−
lim
x
→
0
+
1
x
1
x
2
=
−
lim
x
→
0
+
x
=
0
{\displaystyle \lim _{x\to 0_{+}}(x\cdot \ln x)=\lim _{x\to 0_{+}}{\frac {\ln x}{\frac {1}{x}}}=\lim _{x\to 0_{+}}{\frac {(\ln x)^{'}}{(x^{-1})'}}=\lim _{x\to 0_{+}}{\frac {\frac {1}{x}}{-x^{-2}}}=-\lim _{x\to 0_{+}}{\frac {\frac {1}{x}}{\frac {1}{x^{2}}}}=-\lim _{x\to 0_{+}}x=0}