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Evaluación de límites mediante una serie

Estoy tratando de usar una serie de Taylor centrada en $0$ para evaluar este límite:

$$\lim_{x\to \infty}4x^3(e^\frac{-2}{x^3}-1)$$

Reescribí la función como su serie Maclaurin:

$$4x^3(e^\frac{-2}{x^3}-1)=\sum_{k=1}^\infty\frac{4x^{3-\frac{2k}{x^3}}}{{k!}}$$

En forma ampliada:

$$\sum_{k=1}^\infty\frac{4x^{3-\frac{2k}{x^3}}}{{k!}}=4x^{3-\frac{2}{x^3}}+\frac{4x^{3-\frac{4}{x^3}}}{2!}+\frac{4x^{3-\frac{6}{x^3}}}{3!}+...$$

En $x$ va a $\infty$ , $\frac{2}{x^3}$ va a $0$ . Así, el límite del primer término es simplemente el límite de $4x^3$ que es $\infty$ . Basándome sólo en este hecho, yo asumiría, que el límite de toda la serie es $\infty$ pero aparentemente la respuesta es $-8$ . ¿Qué he hecho mal?

4voto

user299698 Puntos 96

En $x\to +\infty$ , debería ser $$4x^3\left(e^{\color{blue}{\frac{-2}{x^3}}}-1\right)=4x^3\sum_{k=1}^{\infty}\frac{(\color{blue}{\frac{-2}{x^3}})^k}{k!}= 4x^3\left(-\frac{2}{x^3}+o(1/x^3)\right)=-8+o(1).$$ Entonces, ¿cuál es el límite?

3voto

Farkhod Gaziev Puntos 6

$$e^{-\dfrac2{x^3}}=1-\dfrac2{x^3}+\dfrac{\left(-\dfrac2{x^3}\right)^3}{2!}+\cdots=1-\dfrac2{x^3}+O\left(\dfrac1{x^6}\right)$$

Como alternativa, establezca $-\dfrac2{x^3}=h$ encontrar

$$=-4\cdot2\lim_{h\to0^-}\dfrac{e^h-1}h$$

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