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Evaluar el límite $\lim_{x\rightarrow 0}\left[ \frac{\ln(\cos x)}{x\sqrt{1+x}-x} \right]$

Evalúa el límite:

$$\lim_{x\rightarrow 0}\left[ \frac{\ln(\cos x)}{x\sqrt{1+x}-x} \right]$$

En realidad pude encontrar que el límite es $-1$ tras aplicar dos veces la regla de L'Hôpital.
Me pregunto si esa era la intención de este ejercicio o hay una manera más "fácil".

Gracias.

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El " $x^2$ " en las respuestas de la serie explique por qué acabó utilizando la Regla dos veces.

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@AndréNicolas, ¿Puedes explicar mejor la conexión entre la regla de L'Hôpital y los polinomios de Taylor? Además, ¿cómo se puede saber a priori cuál es el orden correcto para el polinomio de Taylor? (por ejemplo, en este caso)

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Una vez que uno tiene en la mente una "biblioteca" de polinomios de Taylor, a menudo puede ser claro incluso sin cálculo formal. En cuanto a la conexión, pensemos informalmente en lo que ocurre cuando aplicamos la regla de L'Hospital a $\frac{2x^3+x^4+\cdots}{x^3+x^7+\cdots}$ .

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Dario Puntos 4415

$$\lim_{x\rightarrow 0} \frac{\ln(\cos x)}{x\sqrt{1+x}-x} =\lim_{x\rightarrow 0} \frac{\ln(1-\frac{x^2}{2}+o(x^2))}{x(\sqrt{1+x}-1)} =\lim_{x\rightarrow 0} \frac{-\frac{x^2}{2}+o(x^2)}{x(1+\frac{x}{2}+o(x)-1)}=$$ $$=\lim_{x\rightarrow 0} \frac{-\frac{x}{2}+o(x)}{\frac{x}{2}+o(x)}=-1$$

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Muy bonito. ¡Gracias!

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¿Cómo se deshizo del $ln$ en la parte superior de la ecuación?

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Utilizando $\ln(1+y)=x+o(y)$ en este caso $y=-\frac{x^2}{2}+o(x^2)$ .

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Phamin8R Puntos 1

El uso de series de Taylor también puede resultar útil, se obtiene

$$ \dfrac{-\frac{x^2}{2} + O(x^4) } { x(1+x/2)-x + O(x^3) } $$ que conduce directamente al resultado.

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Paramanand Singh Puntos 13338

Debemos proceder del siguiente modo $$\begin{aligned}L &= \lim_{x \to 0}\frac{\log(\cos x)}{x\sqrt{1 + x} - x}\\ &= \lim_{x \to 0}\frac{\log(1 + \cos x - 1)}{x\sqrt{1 + x} - x}\\ &= \lim_{x \to 0}\frac{\log(1 + \cos x - 1)}{\cos x - 1}\cdot\frac{\cos x - 1}{x\sqrt{1 + x} - x}\\ &= \lim_{x \to 0}1\cdot\frac{\cos x - 1}{x\sqrt{1 + x} - x}\\ &= \lim_{x \to 0} \frac{\cos x - 1}{x^{2}}\cdot\frac{x^{2}}{x\sqrt{1 + x} - x}\\ &=\lim_{x \to 0} \frac{-1}{2}\cdot\frac{\sqrt{1 + x} + 1}{1} = -1\end{aligned}$$

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