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Resolviendo $ \lim\limits_ {x \to 0} \frac { \ln (1+x)}{ \ln (1+4x+x^2)}$ sin L'Hospital o Sandwiching

Usando el L'Hospital que tengo: $ \lim\limits_ {x \to 0} \frac { \ln (x+1)}{ \ln (1+4x+x^2)} = \lim\limits_ {x \to 0} \frac { \frac {1}{1+x}}{ \frac {4+2x}{1+4x+x^2}}= \frac {1}{4}$ ,

Entonces me pregunté si podía hacer un sándwich y lo observé: $ \frac {x-1}{x} \le \ln (x) \le x-1 $ eso: $ \frac {1}{4} \xleftarrow {x \to 0} \frac { \frac {x+1-1}{x+1 }}{1+4x+x^2-1} \le \frac { \ln (x+1)}{ \ln (1+4x+x^2)} \le \frac {x+1-1}{ \frac {1+4x+x^2-1}{1+4x+x^2}} \xrightarrow {x \to 0} \frac {1}{4} $

Me pregunté entonces, sin embargo, si era directamente posible obtener el resultado mediante la manipulación inteligente de las variables, de modo que el término se simplifica a sí mismo a $ \frac {1}{4}$ en el límite. Simplemente sustituyendo $x+1$ o $1+4x+x^2$ con $e^u$ parece bastante engorroso, si (!) es constructivo en absoluto. Me temo que no hay una buena simplificación de lo anterior. Pero tal vez alguien conozca otra manera elegante de llegar a este límite.)

Siempre estoy feliz de ampliar y practicar mi juego de herramientas. Como siempre, gracias de antemano.

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Workaholic Puntos 3452

Pista:
Puedes evaluarlo en base a este límite, $$ \lim_ {x \to0 } \frac { \ln (x+1)}x=1,$$ por escrito, $$ \lim\limits_ {x \to 0} \frac { \ln (1+x)}{ \ln (1+4x+x^2)}= \lim\limits_ {x \to 0} \frac { \ln (1+x)}{x} \cdot\frac {4x+x^2}{ \ln (1+4x+x^2)} \cdot\frac {x}{4x+x^2}= \ldots $$

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Dr. MV Puntos 34555

Tengan en cuenta que podemos escribir $ \log (1+4x+x^2)= \log (1+4x)+ \log\left (1+ \frac {x^2}{1+4x} \right )$ .

Por lo tanto, tenemos

$$ \begin {align} \frac { \log (1+x)}{ \log (1+4x+x^2)}&= \frac { \log (1+x)}{ \log (1+4x)+ \log\left (1+ \frac {x^2}{1+4x} \right )} \\\\ &= \frac { \log (1+x)}{ \log (1+4x)} \left (1+ \frac { \log\left (1+ \frac {x^2}{1+4x} \right )}{ \log (1+4x)} \right )^{-1} \end {align}$$

En la medida en que $ \displaystyle \lim_ {x \to0 } \left (1+ \frac { \log\left (1+ \frac {x^2}{1+4x} \right )}{ \log (1+4x)} \right )=1$ el problema se reduce a evaluar el límite

$$ \begin {align} \lim_ {x \to 0} \frac { \log (1+x)}{ \log (1+4x)}&= \frac14\lim_ {x \to 0} \left ( \frac { \log (1+x)}{x}\,\, \frac {4x}{ \log (1+4x)} \right ) \\\\ &= \frac14 \end {align}$$

donde usamos

$$ \begin {align} \lim_ {h \to 0} \frac { \log (1+h)}{h}&= \lim_ {h \to 0} \frac { \log (1+h)- \log (1)}{h} \\\\ &= \left. \left ( \frac {d \log (x)}{dx} \right ) \right |_{x=1} \\\\ &= \left. \left ( \frac {1}{x} \right ) \right |_{x=1} \\\\ &=1 \end {align}$$

con $h=x$ y $h=4x$ .

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