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¿Por qué es $\frac{\ln\infty}{\infty}$ igual a $\frac\infty\infty$?

Para mí no hay intuitiva explicación para esto. Sí, me da que si usted quiere encontrar el logaritmo natural de un número muy alto (infinito) que el ln sería demasiado alta. Pero no crece tan rápido como el propio infinito, por ejemplo, el logaritmo natural de $\ln{100} \approx 4.60$ ese número es 21 veces tan pequeño como el número que estamos tomando ln off. Pero de todos modos, aquí viene la ecuación haciendo que mi cabeza nervioso.

$$ \lim_{x\to\infty} \frac{\ln{\left(x\right)}}{x}=\frac{\infty}{\infty}$$

Cómo es esto posible. No $\ln$ infinity crecer a un ritmo mucho más lento que el propio infinito?

Yo sé cómo hacer derivados. Yo estoy pidiendo una intuitiva explicación. De por qué usamos ese convenio específico.

En otras palabras, ¿por qué usamos una forma indeterminada, y no hay una explicación intuitiva de por qué podemos usar infinito a más infinito o cero sobre cero?

Kans de ejemplo. Mostrando que $\frac{ln\left(x\right)}{x} = \frac{\infty}{\infty}$

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dc.sashwat Puntos 41

$\dfrac{\infty}{\infty}$ es un símbolo que, en este contexto, sólo significa que el numerador y el denominador tanto en el enfoque de "infinito" (crecer sin límite). Es cierto que el numerador enfoques infinity mucho menor que el denominador, que es la razón por la ${\displaystyle \lim_{x\to\infty}}\dfrac{\ln x}{x}=0$.

$\dfrac{\infty}{\infty}$ se llama una "forma indeterminada," porque no se lo dirá a usted suficiente información para determinar cuál es el límite.

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Alex M. Puntos 9816

Observe que para $x \ge 1$

$$0 \le \frac {\ln x} x \le \frac {\sqrt x} x = \frac 1 {\sqrt x}$$

y la última fracción tiende a $0$ al $x \to \infty$, lo que significa que $\frac {\ln x} x \to 0$. Esto demuestra que a pesar de que tanto $\ln x$ $x$ tienden a $\infty$, su intuición de que la $\ln x$ es mucho más lento de lo $x$ es correcta. Sin embargo, "evaluar", la fracción $\frac {\ln x} x$ directamente en $\infty$ conduce al objeto indefinido $\frac {\ln \infty} \infty = \frac \infty \infty$, por lo tanto, en el análisis que nunca "evaluar al infinito", sino "tomar el límite en el infinito".

7voto

Dove Devic Puntos 47

Este es un caso sencillo de una forma indeterminada, más específicamente, $\frac{\infty}{\infty}$ el Uso de L'Hospital de la regla, diferenciar el numerador y el denominador

$$\lim_{x\to \infty}\frac{\ln x}{x} = \lim_{x\to \infty}\frac{\frac{d}{dx}\ln x}{\frac{d}{dx}x} = lim_{x\to \infty} \frac{\frac{1}{x}}{1}=\lim_{x\to \infty}\frac{1}{x}=0$$

4voto

Ken Puntos 687

Utilizamos indeterminado, ya que nos ayuda a identificar a grupos particulares de los problemas que podemos enfrentar de un modo singular. Es una bonita herramienta común en la asignatura de matemáticas.

Pensar sobre los derivados. Tal vez usted se enteró por primera vez de encontrar la derivada a través de "primeros principios", es decir, la evaluación de

$\lim_{h \rightarrow 0} \frac{f(x+h) - f(x)}{h}$

Así que para algunos polinomios básicos, un par de funciones trigonométricas, tal vez el exponenciales o funciones de logaritmo, y obtendrá una idea de cómo funciona. Pero si se te pide que diferenciar $f(x) = \frac{xe^x}{\sin(x^2 - 4)}$, vas a escribir

$\lim_{h \rightarrow 0} \frac{\frac{(x+h)e^{x+h}}{\sin((x+h)^2 - 4)} - \frac{xe^x}{\sin(x^2 - 4)}}{h}$

a continuación, reordenar y tratar de hacer algo útil? Yo sinceramente espero que no. En su lugar, usted va a ir "Bien que hay una fracción de dos funciones, por lo que voy a utilizar el Cociente de la Regla, a continuación, en el numerador hay dos funciones multiplicados juntos, así que voy a utilizar el Producto de la Regla en la que, a continuación, en el denominador hay una función de una función, así que voy a usar la Regla de la Cadena". Mediante la identificación de ciertas "clases" de funciones, se pueden definir reglas para aplicar a encontrar sus derivados.

Es lo mismo con los límites. Ya sabes que si tienes el cociente de dos funciones, $\frac{f(x)}{g(x)}$, y toma usted a un límite donde ambos van a un valor finito (y $g(x)$ no vaya a cero), entonces usted puede simplemente sustituir esos valores. Por qué? Porque hay un teorema que si $f(x) \rightarrow a$$g(x) \rightarrow b \neq 0$,$\frac{f(x)}{g(x)} \rightarrow \frac{a}{b}$.

Del mismo modo, si sólo una de las dos funciones se deduce que la regla, entonces no hay otro teorema se puede aplicar a decir dónde está el límite va. Por ejemplo, si en un determinado límite de $f(x) \rightarrow \infty$ $g(x) \rightarrow b$ (donde, recordemos, una función "se aproxima a infinito" es la abreviatura de "crece sin límite y, por tanto, no tiene límite finito"), a continuación,$\frac{f(x)}{g(x)} \rightarrow \infty$.

Indeterminado formas de pasar a ser una clase de límites donde no se puede aplicar una sola regla, porque para cualquier tipo de forma indeterminada, usted puede encontrar un ejemplo particular que tiene cualquier límite que usted elija. Por ejemplo, en el caso de $\frac{\infty}{\infty}$, tenemos $\lim_{x \rightarrow \infty}\frac{x}{kx} = \frac{1}{k}$, $\lim_{x \rightarrow \infty}\frac{x^2}{kx} = \infty$ y $\lim_{x \rightarrow \infty}\frac{x}{kx^2} = 0$.

Así que tal vez usted definir una regla que si estás trabajando con polinomios, pero entonces ¿qué pasa si alguien le lanza un logaritmo o la función exponencial en la mezcla? O una función trigonométrica? Asegúrese de que usted puede decir "$\log(x)$ crece más lento de lo $x$", pero ¿cómo lo sabes? ¿Cómo se $xe^{x^2}$ ir en contra de $x^2 e^x$? Qué $\sin(e^x) \log(x)$ incluso hacer nada sensato?

Lo bueno es que podemos hacer frente a una gama sumamente amplia de estas formas indeterminadas con una sola regla[1]. Así que el hecho de que podemos (1) definir una clase de límites y (2) determinar el comportamiento de todos los miembros de esa clase con un método es por eso que uso indeterminado formas. Si no dispusiéramos de l'Hospital de la regla que tenemos que probablemente no mencionar tanto.

[1] en Realidad es un conjunto de normas relacionadas y que sólo se aplican si las funciones involucradas son lo suficientemente bien definido, pero que todavía pasa a ser lo suficientemente bueno para una amplia variedad de funciones que realmente nos importan.

4voto

Ray Puntos 141

No se preocupe demasiado acerca de la $\frac{\infty}{\infty}$ formulario. Es sólo una manera convencional de decir que el enfoque ingenuo de tomar el límite del numerador y el denominador por separado no funciona en este caso (y, específicamente, que se produce debido a que ambos van a la $\infty$). Esto no significa que el límite es igual a $\frac{\infty}{\infty}$ (especialmente desde $\frac{\infty}{\infty}$ no es en realidad un número).

Que hable en la cuestión de cómo $x$ crece mucho más rápido que $\log(x)$. Que la intuición es correcta, y es precisamente la razón por la regla de l'Hospital de obras. La comparación de los derivados del numerador y el denominador es simplemente la manera formal para determinar qué está aumentando más rápidamente.

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