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EsercizisuiLimitiNotevoli—Soluzioni AnalisiMatematica

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Academic year: 2021

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Testo completo

(1)

Analisi Matematica

Esercizi sui Limiti Notevoli — Soluzioni

Liceo Scientifico — Classi V — Prof. Roberto Squellati

1. lim

x→π/4

cos 2x

cos x − cos (π/4) = lim

x→π/4

2 cos2x − 1 cos x −√

2/2 = lim

x→π/4

2¡√

2 cos x − 1¢ ¡√

2 cos x + 1¢

√2¡√

2 cos x − 1¢ =

= lim

x→π/4

√2¡√

2 cos x + 1¢

= 2√ 2

2. lim

x→α

sen (x − α)

cos2x − cos2α = lim

t→0

sen t

cos2(t + α) − cos2α = lim

t→0

sen t

[cos (t + α) − cos α] · [cos (t + α) + cos α] =

= lim

t→0

2 sen t 2cos t

2

−2 · sen

µt + 2α 2

· sent

2· [cos (t + α) + cos α]

= lim

t→0

cost 2

− sen µt

2+ α

· [cos (t + α) + cos α]

=

= − 1

2 sen α cos α= − 1 sen 2a

3. 0 ≤ ln¡ 2 + 1x¢

x ≤ ln 3

x ⇒ limx

→+∞

ln¡ 2 + 1x¢

x = 0

4. lim

x→+∞

ln¡

2x2+ 3¢

ln (x3− 1) = lim

x→+∞

ln

∙ x2

µ 2 + 3

x2

¶¸

ln

∙ x3

µ 1 − 1

x3

¶¸ = lim

x→+∞

ln x2+ ln µ

2 + 3 x2

ln x3+ ln µ

1 − 1 x3

¶ =

= lim

x→+∞

2 ln x + ln µ

2 + 3 x2

3 ln x + ln µ

1 − 1 x3

¶ = lim

x→+∞

2 + ln¡

2 + 3/x2¢ ln x 3 + ln¡

1 − 1/x3¢ ln x

= 2 3

5. lim

x→+∞[ln (1 + ex) − x] = limx

→+∞[ln (1 + ex) − x ln e] = limx

→+∞[ln (1 + ex) − ln ex] =

= lim

x→+∞ln

µ1 + ex ex

= lim

x→+∞ln µ

1 + 1 ex

= 0

6. lim

x→+∞

µ2x + 1 2x + 3

x−1

= lim

x→+∞

⎜⎝ 1 + 1

2x 1 + 3

2x

⎟⎠

x−1

= lim

x→+∞

⎢⎢

⎢⎢

⎢⎢

⎜⎝ 1 + 1

2x 1 + 3

2x

⎟⎠

x

·

⎜⎝ 1 + 1

2x 1 + 3

2x

⎟⎠

−1

| {z }

1

⎥⎥

⎥⎥

⎥⎥

=

= lim

x→+∞

µ 1 + 1

2x

x

µ 1 + 1

2x/3

x = lim

x→+∞

"µ 1 + 1

2x

2x#1/2

"µ 1 + 1

2x/3

2x/3#3/2 =e1/2 e3/2 = e−1

1

(2)

7. lim

x→+∞(x + 1)−1/ ln x= lim

x→+∞exp

−ln (x + 1) ln x

¸

= lim

x→+∞exp

½

−ln [x (1 + 1/x)]

ln x

¾

=

= lim

x→+∞exp

½

−ln x + ln (1 + 1/x) ln x

¾

= lim

x→+∞exp

½

−1 −ln (1 + 1/x) ln x

¾

= e−1

8. lim

x→+∞x1/ ln2x= lim

x→+∞exp µln x

ln2x

= lim

x→+∞exp µ 1

ln x

= 1

9. lim

x→0

(1 + 2x)4− 1

x = lim

x→0

"

2 ·(1 + 2x)4− 1 2x

#

= lim

t→0

"

2 ·(1 + t)4− 1 t

#

= 8

10. lim

x→1+

ex−1− 1

1 − cos (1 − x) = lim

x→1+

ex−1− 1

x − 1 · (x − 1) 1 − cos (1 − x)

(1 − x)2 · (1 − x)2

= lim

x→1+

2 (x − 1) (x − 1)2 = lim

x→1+

2

x − 1 = +∞

11. lim

x→0

1 − cos x ln¡

1 + tg2x¢ = lim

x→0

1 − cos x x2 · x2 ln¡

1 + tg2x¢ tg2x · tg2x

= lim

x→0

x2/2 sen2x cos2x

= lim

x→0

∙cos2x

2 ·³sen x x

´−2¸

= 1 2

12. lim

x→0

3sen x− 1 x = lim

x→0

µesen x ln 3− 1 sen x ln 3 · sen x

x · ln 3

= ln 3

13. lim

x→−1

1 − cos¡ x2− 1¢ ex+1− 1 = lim

x→−1

1 − cos¡ x2− 1¢ (x2− 1)2 ·¡

x2− 1¢2

ex+1− 1

x + 1 · (x + 1)

= lim

x→−1

(x − 1)2(x + 1)2 2 (x + 1) =

= lim

x→+∞

(x − 1)2(x + 1)

2 = 0

14. lim

x→+∞

arctg x −π 2

x − sen x = lim

x→+∞

arctg x − π 2 x ·³

1 −sen x x

´ = 0

15. lim

x→−∞

¡x + 1 +√

3x2− 5x − 1¢

= lim

x→−∞

Ã

x + 1 + |x|

r 3 − 5

x− 1 x2

!

=

= lim

x→−∞

Ã

x + 1 − x r

3 − 5 x− 1

x2

!

= lim

x→−∞x Ã

1 + 1 x−

r 3 − 5

x− 1 x2

!

= +∞

16. lim

x→+∞

µx + 1 x − 1

x

= lim

x→+∞

⎜⎝ 1 + 1

x 1 − 1 x

⎟⎠

x

= lim

x→+∞

µ 1 + 1

x

x

"µ 1 + 1

−x

−x#−1 = e2

17. lim

x→π/2

3 sen2x + sen x − 4

cos x = lim

x→π/2

(3 sen x + 4) (sen x − 1)

cos x = lim

x→π/2

− (3 sen x + 4)¡

1 − sen2x¢ (1 + sen x) cos x =

= lim

x→π/2−(3 sen x + 4) cos2x

(1 + sen x) cos x = lim

x→π/2−(3 sen x + 4) cos x 1 + sen x = 0 18. lim

x→π

cos x + cos 2x (x − π)2 = lim

t→0

cos (π + t) + cos (2π + 2t)

t2 = lim

t→0

− cos t + cos 2t t2 = lim

t→0

2 cos2t − cos t − 1

t2 =

= lim

t→0

(2 cos t + 1) (cos t − 1)

t2 = lim

t→0

− (2 cos t + 1) ·1 − cos t t2

¸

= −3 2 2

(3)

19. lim

x→∞

µ x x + 1

2x+1

= lim

x→∞

µx + 1 x

−2x−1

= lim

x→∞

"µ 1 + 1

x

−2x

· µ

1 + 1 x

−1#

=

= lim

x→∞

(∙µ 1 + 1

x

x¸−2

· µ

1 + 1 x

−1)

= e−2

20. lim

x→0

(1 − cos x) sen 3x x2sen kx = lim

x→0

"

3x ·sen 3x

3x ·1 − cos x x2 · 1

kx·

µsen kx kx

−1#

= lim

x→0

3x 2kx = 3

2k

21. lim

x→0+

sen¡ x2+ x¢

x2 = lim

x→0+

"

sen¡ x2+ x¢

x2+ x ·x2+ x x2

#

= lim

x→0+

µ 1 + 1

x

= +∞

22. lim

x→0

¡1 + x2− x¢2

− 1

x = lim

x→0

¡1 + x2− x¢2

− 1

x2− x ·x2− x x

⎦ = lim

x→0

√2 (x − 1) = −√ 2

23. lim

x→∞

µ3x − 4 3x + 2

x+13

= lim

x→∞

µ3x + 2 − 6 3x + 2

x3+1 3

= lim

x→∞

⎢⎢

⎣ µ

1 − 6 3x + 2

x3

· µ

1 − 6 3x + 2

13

| {z }

1

⎥⎥

⎦ =

= lim

x→∞

µ

1 + 1

3x+26

x3

= lim

t→∞

µ 1 +1

t

13 ·3t+26 

= lim

t→∞

µ 1 + 1

t

23t2 9 =

= lim

t→∞

⎧⎨

"µ 1 + 1

t

t#−2/3

· µ

1 +1 t

−2/9

⎭= e−2/3

24. lim

x→1

ln (7x − 6) ln (3x − 2) = lim

x→1

ln [7 (x − 1) + 1]

ln [3 (x − 1) + 1] = lim

t→0

ln (1 + 7t) ln (1 + 3t) = lim

t→0

∙ln (1 + 7t)

7t · 7t · 3t

ln (1 + 3t)· 1 3t

¸

=

= lim

t→0

7 3

∙ln (1 + 3t) 3t

¸−1

= 7 3

25. lim

x→0

e2x− ex

ln (1 + 2x) = lim

x→0

ex·ex− 1

x · x 2x

ln (1 + 2x)· 1 2x

¸

= lim

x→0

(ex 2

∙ln (1 + 2x) 2x

¸−1)

= 1 2

26. lim

x→4

4x−1− 64

2 (x2− 3x − 4)= lim

x→4

4x−1− 43

2 (x − 4) (x + 1) = lim

x→4

∙ 43

2 (x + 1)·4x−1− 1 x − 4

¸

= lim

t→0

µ 32

t + 5· 4t− 1 t

=

= 32 ln 4 5 = 64

5 ln 2

27. lim

x→1

x3− 3x + 2 x4− 4x + 3 = lim

x→1

(x + 2) (x − 1)2

(x2+ 2x + 3) (x − 1)2 = lim

x→1

x + 2

x2+ 2x + 3 = 1 2 28. lim

x→+∞

√x q

x +p x +√

x

= lim

x→+∞

√x vu

utx Ã

1 +

px +√ x x

! = limx→+∞

√x

√x · s

1 +

rx +√ x x2

=

= lim

x→+∞

s 1 1 +

r1 x+ 1

x√ x

= 1

29. lim

x→0

sen 5x sen 2x = lim

x→0

µ

5x ·sen 5x 5x · 2x

sen 2x· 1 2x

= lim

x→0

"

5 2

µsen 2x 2x

−1#

= 5 2

3

(4)

30. lim

x→1

sen πx sen 3πx = lim

t→0

sen [π (t + 1)]

sen [3π (t + 1)] = lim

t→0

sen (πt + π)

sen [(3πt + π) + 2π] = lim

t→0

− sen πt

sen (3πt + π) = lim

t→0

− sen πt

− sen 3πt =

= lim

t→0

µsen πt

πt · πt · 3πt sen 3πt · 1

3πt

= lim

t→0

"

1 3

µsen 3πt 3πt

−1#

= 1 3 31. lim

x→0

µ x sen1

x

= lim

x→0

x ·sen (1/x) x

¸

= 0

32. lim

x→0+(ln x − ln sen 2x) = lim

x→0+ln x

sen 2x = lim

x→0+ln µ1

2· 2x sen 2x

= lim

x→0+ln

"

1 2

µsen 2x 2x

−1#

= − ln 2

33. lim

x→0

µsen 2x x

x+1

= lim

x→0

µ

2 ·sen 2x 2x

x+1

= 2 34. 0 ≤√

x |sen ln x| ≤√

x ⇒ limx

→0(√

x sen ln x) = 0

35.

¯¯

¯¯1 x

³

2 + senπ x

´¯¯¯¯ ≥

¯¯

¯¯1 x

¯¯

¯¯ ⇒ limx→0

1 x

³

2 + senπ x

´

= ∞

36. lim

x→α

sen x − sen α x − α = lim

t→0

sen (t + α) − sen α

t = lim

t→0

2 cos

µt + 2α 2

¶ sen

µt 2

t =

= lim

t→0

⎢⎢

⎣ sen

µt 2

¶ µt

2

¶ · cos

µt + 2α 2

¶⎤

⎥⎥

⎦ = cos α

37. lim

x→0

x + sen 3x x − sen 2x = lim

x→0

x µ

1 + sen 3x x

x µ

1 − sen 2x x

¶ = lim

x→0

1 + 3 ·sen 3x 3x 1 − 2 ·sen 2x

2x

= −4

38. lim

x→∞

x + sen x x + cos x = lim

x→∞

1 + sen x x

´

1 +cos x x

´ = lim

x→∞

1 + sen x x 1 +cos x

x

= 1

39. lim

x→+∞

log2x +√3

log x − 4

3 log x − 1 = lim

x→+∞

µ 1 +

3

log x log2x − 4

log2x

¶ log2x µ

3 − 1 log x

¶ log x

=

= lim

x→+∞

µ 1 + 3

r 1

log5x− 4 log2x

¶ log x 3 − 1

log x

= +∞

4

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