5 votos

Límite de $\lim_{x\to 0} \frac{\tan ^3 x - \sin ^3 x}{x^5}$ sin la regla de l'Hôpital.

Necesito solucionar $$\lim_{x\to 0} \dfrac{\tan ^3 x - \sin ^3 x}{x^5}$$

Yo lo hice así:

$\lim_{x\to 0} \dfrac{\tan ^3 x - \sin ^3 x}{x^5} = \lim_{x\to 0} \dfrac{\tan ^3 x}{x^5} - \dfrac{\sin ^3 x}{x^5}$

$=\dfrac 1{x^2} - \dfrac 1{x^2} =0$

Pero es un error. Donde me han ido mal y cómo hacerlo?

5voto

Farkhod Gaziev Puntos 6

SUGERENCIA:

$\lim_{x\to0}\left(\left(\dfrac{\tan x}x\right)^3\cdot\dfrac1{x^2}-\left(\dfrac{\sin x}x\right)^3\cdot\dfrac1{x^2}\right)$ es de la forma $\infty-\infty$

Ver Lista de formas indeterminadas

Uso $$\dfrac1{\cos^3x}\cdot\left(\dfrac{\sin x}x\right)^3\cdot\dfrac{1-\cos x}{x^2}\cdot(1+\cos x+\cos^2x)$$

4voto

Dana Puntos 51

$$\lim_{x\to 0} \dfrac{\tan ^3 x - \sin ^3 x}{x^5}=\lim_{x\to 0} \dfrac{\frac{\sin ^3 x}{\cos^3x} - \sin ^3 x}{x^5}=\lim_{x\to 0} \dfrac{\sin ^3 x(1-\cos^3x)}{x^5\cos ^3 x}$$ con $\cos x\approx 1-\frac12x^2$ $x\to0$ $$\lim_{x\to 0} \dfrac{\sin ^3 x}{x^3}\times\dfrac{1-(1-\frac12x^2)^3}{x^2\times1}=\lim_{x\to 0}\frac32-\frac34x^2+\frac18x^4=\frac32$$

3voto

Shabrish Nair Puntos 11

$$\begin{align}\lim_{x\to 0} \dfrac{\tan ^3 x - \sin ^3 x}{x^5}&=\lim_{x\to 0} \dfrac{\frac{\sin ^3 x}{\cos^3x} - \sin ^3 x}{x^5}\\ &=\lim_{x\to 0} \dfrac{\sin ^3 x(1-\cos^3x)}{x^5\cos ^3 x}\\ &=\lim_{x\to 0} \dfrac{\sin ^3 x\Big[(1-\cos x)(1+\cos x+\cos^2x)\Big]}{x^5\cos ^3 x}\\ &=\lim_{x\to 0} \left(\dfrac{\sin ^3 x\Big[(1-\cos x)(1+\cos x+\cos^2x)\Big]}{x^5\cos ^3 x}\cdot\frac{1+\cos x}{1+\cos x}\right), \quad\text{note that }(1-\cos x)(1+\cos x)=\sin^2x\\ &=\lim_{x\to 0} \dfrac{\sin ^5 x\quad(1+\cos x+\cos^2x)}{x^5\cos ^3 x\quad(1+\cos x)}\\ &=\lim_{x\to 0}\left[\left(\frac{\sin x}{x}\right)^5\cdot \frac{1}{\cos^3x}\cdot\frac{1+\cos x+\cos^2x}{1+\cos x}\right]\\ &=1^5\cdot\frac{1}{1^3}\cdot\frac{1+1+1^2}{1+1}=\frac{3}{2}. \end{align}$$

2voto

zwol Puntos 131

$$\dfrac{\tan ^3 x - \sin ^3 x}{x^5}=\ldots=\frac{\sin^3x\left(1-\cos^3x\right)}{x^5\cos^3x}=\tan^3x \cdot\frac{1-\cos^3x}{x^5}$$ $$\sim x^3 \cdot\frac{1-\cos^3x}{x^5}=\frac{1-\cos^3x}{x^2}\sim \frac{1-\left(1-x^2/2+o(x^2)\right)^3}{x^2}$$ $$=\frac{3x^2/2+o(x^2)}{x^2}=\frac{3}{2}+\frac{o(x^2)}{x^2}\underbrace{\to}_{\text{ as }x\to 0}\frac{3}{2}+0=\frac{3}{2}$$

2voto

$$\frac{\bronceado ^3 x - \sin ^3 x}{x^5}=\bronceado^3x\dfrac{1 - \cos ^3 x}{x^5}=\left(\dfrac{\tan x}{x}\right)^3\left(\dfrac{(1-\cos x)(1+\cos x+\cos^2x)}{x^2}\right)=\\ =\left(\dfrac{\tan x}{x}\right)^3\left(\dfrac{1-\cos x}{x^2}\right)(1+\cos x+\cos^2x)=\\ =\left(\dfrac{\tan x}{x}\right)^3\left(\dfrac{\sin x}{x}\right)^2\left(\dfrac{1}{1+\cos x}\right)(1+\cos x+\cos^2x)$$

Ahora uso los límites fundamentales:

$$\lim_{x\to 0}\frac{\sin x }{x}=1=\lim_{x\to 0}\frac{\tan x }{x}$$

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