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Obtener dos respuestas distintas a un problema de límites

Me he encontrado con un problema de límites que es el siguiente: $$\lim_{x\to 0}\left(\frac{1}{1+ \tan x}\right)^{1/x^2}e^{1/x}$$ Traté de resolver el problema utilizando dos enfoques :

Enfoque 1 : $$\lim_{x\to 0}(\frac{1}{1+ \tan x})^{1/x^2}e^{x/x^2}$$ $$\lim_{x\to 0}[\frac{e^x}{1+ \tan x}]^{1/x^2}$$ Entonces como ahora se ha convertido en un límite de la forma 1 elevado a la potencia infinita , he utilizado la fórmula que es

Dado $$\lim_{x\to a} f(x) = 1$$ y $$\lim_{x\to a} g(x) = \infty$$ entonces $$\lim_{x\to a} f^{g} = e^{\lim_{x\to a}{(f-1)g}}\quad $$

Lo que me da

$$e^{(e^x-1-\tan x)/x^2(1+\tan x)}$$ Y luego usando la regla de L'Hôpital dos veces en el poder de $e$ , obtengo la respuesta $$e^{1/2}.$$

Enfoque 2:

$$\lim_{x\to 0}[\frac{1}{1+ \tan x}]^{1/x^2}e^{1/x}$$ Utilizo la fórmula de 1 elevado a la potencia infinita en el denominador lo que me da $$ e^{1/x}/e^{\tan x/x^2}$$

Sustituyendo $\tan x$ por $x$ La respuesta es la siguiente $1$ . Pero realmente no entiendo porque los dos enfoques me dan respuestas distintas. Creo que usar la fórmula de 1 elevado a la potencia infinita en el denominador en el segundo enfoque podría ser incorrecto, pero no estoy seguro en absoluto. Cualquier ayuda sobre esto será muy apreciada.

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Giulio Puntos 160

En el primer caso estás aplicando correctamente la fórmula, lo que significa $$ f(x)=\frac{e^x}{1+\tan(x)},\qquad g(x)=1/x^2 $$ y así $\lim_{x\to 0}(f(x)-1)g(x)=1/2$ , dando como resultado la respuesta correcta $$ \lim_{x\to 0}\left(\frac{1}{1+\tan(x)}\right)^{1/x^2}e^{1/x}=\sqrt e. $$

Si he entendido bien tu pregunta, en el segundo caso querrías aplicar la fórmula con $$ f(x)=\frac 1{1+\tan(x)},\qquad g(x)=1/x^2, $$ pero en tal caso $\lim_{x\to 0}(f(x)-1)g(x)$ es indeterminado y no se puede aplicar la fórmula. (Más concretamente $\lim_{x\to 0_\pm}(f(x)-1)g(x)=\mp\infty$ .)

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