practicecalculus
Grenzwertsätze

Regel von L'Hospital: Formel, Voraussetzungen und Beispiele

Die Regel von L'Hospital berechnet Grenzwerte der Form 0/0 und ∞/∞, indem Zähler und Nenner abgeleitet werden. Voraussetzungen, Beispiele, weitere Formen.

Grenzwertsätze Aktualisiert 3 Min. Lesezeit

Auf einen Blick

\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to a} \frac{f'(x)}{g'(x)}
Gilt für
Grenzwerte der unbestimmten Form \frac{0}{0} oder \frac{\pm\infty}{\pm\infty}
In Worten
Zähler und Nenner getrennt ableiten, dann erneut den Grenzwert bilden
Außerdem nötig
Der neue Grenzwert \lim \frac{f'(x)}{g'(x)} existiert oder ist \pm\infty
Funktioniert bei
x \to a, einseitigen Grenzwerten und x \to \pm\infty
Weitere Formen
0 \cdot \infty, \infty - \infty, 1^\infty, 0^0, \infty^0 nach Umformen
Auf dieser Seite
  1. Die Regel und ihre Voraussetzungen
  2. Rechenbeispiele
  3. Weitere unbestimmte Ausdrücke
  4. Häufige Fehler

Die Regel von L'Hospital berechnet Grenzwerte von Brüchen, die beim Einsetzen \frac{0}{0} oder \frac{\infty}{\infty} ergeben. Statt des ursprünglichen Bruchs bildest du den Grenzwert der Ableitung des Zählers geteilt durch die Ableitung des Nenners. Oft ist das der schnellste Weg bei einem Grenzwert, den man algebraisch nur schwer vereinfachen kann.

Die Regel und ihre Voraussetzungen

Seien f und g auf einem offenen Intervall um a differenzierbar (eventuell außer in a), und sei dort g'(x) \ne 0 für x \ne a. Gilt

\lim_{x \to a} f(x) = \lim_{x \to a} g(x) = 0 \quad \text{oder} \quad \lim_{x \to a} f(x) = \pm\infty,\ \lim_{x \to a} g(x) = \pm\infty

dann ist

\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to a} \frac{f'(x)}{g'(x)}

sofern der Grenzwert rechts existiert oder \pm\infty ist. Dasselbe gilt für einseitige Grenzwerte und für x \to \infty oder x \to -\infty.

Existiert der Grenzwert rechts nicht, liefert die Regel keine Aussage. Der ursprüngliche Grenzwert kann trotzdem existieren.

Graph von y = sin(x)/x, der bei x = 0 gegen 1 strebt
Bei x = 0 ist der Bruch \frac{0}{0}. Die Regel von L'Hospital liefert \lim_{x \to 0} \frac{\cos x}{1} = 1, passend zum Graphen.

Rechenbeispiele

Beispiel 1: \frac{0}{0}. Bei x = 0 ist \frac{\sin x}{x} von der Form \frac{0}{0}:

\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{\cos x}{1} = 1

(Die Ableitung von \sin x wird selbst mit diesem Grenzwert bewiesen, in einer Beweisvorlesung würdest du deshalb den Sandwich-Satz verwenden. Zum Rechnen ist die Abkürzung in Ordnung.)

Beispiel 2: die Regel zweimal anwenden. Jeder Schritt ist bis zum letzten noch \frac{0}{0}:

\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1 - x}{x^2} = \lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{2x} = \lim_{x \to 0} \frac{e^x}{2} = \frac{1}{2}

Beispiel 3: \frac{\infty}{\infty}. Für x \to \infty wachsen sowohl \ln x als auch x über alle Grenzen:

\lim_{x \to \infty} \frac{\ln x}{x} = \lim_{x \to \infty} \frac{1/x}{1} = 0

Also wächst x schneller als \ln x.

Beispiel 4: 0 \cdot \infty. Schreibe das Produkt zuerst als Bruch. Für x \to 0^+ hat x \ln x die Form 0 \cdot (-\infty):

\lim_{x \to 0^+} x \ln x = \lim_{x \to 0^+} \frac{\ln x}{1/x} = \lim_{x \to 0^+} \frac{1/x}{-1/x^2} = \lim_{x \to 0^+} (-x) = 0

Weitere unbestimmte Ausdrücke

Form So formst du um
0 \cdot \infty Schreibe fg als \frac{f}{1/g} oder \frac{g}{1/f}
\infty - \infty Zu einem Bruch zusammenfassen (Hauptnenner oder konjugierter Term)
1^\infty, 0^0, \infty^0 Setze y = f^g, bilde \ln y = g \ln f, bestimme diesen Grenzwert und wende dann die Exponentialfunktion an

Zum Beispiel erhältst du mit y = \left(1 + \frac{1}{x}\right)^x den Ausdruck \ln y = \frac{\ln(1 + 1/x)}{1/x}, der für x \to \infty die Form \frac{0}{0} hat. Die Regel liefert \ln y \to 1, also y \to e.

Häufige Fehler

  1. Die Regel anwenden, obwohl keine unbestimmte Form vorliegt. \lim_{x \to 0} \frac{x + 1}{x + 2} = \frac{1}{2} durch direktes Einsetzen. Ableiten würde fälschlich 1 ergeben.
  2. Die Quotientenregel verwenden. Leite f und g getrennt ab. Berechne nicht die Ableitung von \frac{f}{g} mit der Quotientenregel.
  3. Das Umformen überspringen. Die Regel gilt nur für Brüche. Verwandle Produkte, Differenzen und Potenzen zuerst in einen Bruch.
  4. Die Form nicht erneut prüfen. Vergewissere dich vor jeder weiteren Anwendung, dass der neue Grenzwert noch \frac{0}{0} oder \frac{\infty}{\infty} ist.

Weitere Beispiele, auch zu Grenzwerten im Unendlichen und Potenzformen, findest du im ausführlichen Leitfaden zur Regel von L'Hospital.

Jetzt üben

Regel von L'Hospital

Löse echte Aufgaben zu diesem Thema mit sofortigem Feedback, Tipps und einem Schritt-für-Schritt-Lösungsweg zu jeder Antwort. Kostenlos, ohne Registrierung.

Diese Lektion üben

Häufig gestellte Fragen

Wann darf man die Regel von L'Hospital anwenden?

Wenn direktes Einsetzen \frac{0}{0} oder \frac{\pm\infty}{\pm\infty} ergibt, f und g in der Nähe der Stelle differenzierbar sind, dort g'(x) \ne 0 gilt und der Grenzwert von \frac{f'}{g'} existiert oder unendlich ist.

Ist die Regel von L'Hospital dasselbe wie die Quotientenregel?

Nein. Die Regel von L'Hospital bildet die Ableitung des Zählers und die Ableitung des Nenners getrennt. Die Quotientenregel liefert die Ableitung des ganzen Bruchs und hat mit diesem Grenzwert nichts zu tun.

Darf man die Regel von L'Hospital mehrmals anwenden?

Ja. Ist der neue Grenzwert immer noch \frac{0}{0} oder \frac{\infty}{\infty}, wende die Regel erneut an. Prüfe die Form vor jeder Anwendung.

Wie verwendet man die Regel von L'Hospital bei 1 hoch unendlich?

Nimm den natürlichen Logarithmus, um die Potenz in ein Produkt zu verwandeln, schreibe das Produkt als Bruch, wende die Regel an und nimm vom Ergebnis die Exponentialfunktion.

Geschrieben vom PracticeCalculus-Team

Wir entwickeln interaktive Analysis-Lektionen und schreiben jede Seite klar und korrekt. Ist dir ein Fehler aufgefallen? Sag uns Bescheid, dann beheben wir ihn.