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Análisis Matemático 66
2024
CABANA
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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 UBA XXI
CÁTEDRA CABANA
4.15.
Analizar en que ítems se puede usarse la regla de L'Hopital. Resolver cada límite con el método adecuado.
n) $\lim _{x \rightarrow 0^{+}}(\sin (x))^{x}$
n) $\lim _{x \rightarrow 0^{+}}(\sin (x))^{x}$
Respuesta
Queremos resolver este límite: $\lim _{x \rightarrow 0^{+}}(\sin (x))^{x}$
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También lo vamos a catalogar como ejercicio voladísimo y que no tiene nada que ver con el enfoque y la dificultad que después normalmente tienen los parciales. En este caso tenemos algo que tiende a cero, elevado a algo que también tiende a cero... eso es un indeterminación (que no aparezca nunca, excepto acá, y por eso nunca ameritó ni una clase jaja) Pero, si venís muy bien con la materia y al día, te muestro cómo la podés salvar. Vamos a usar un razonamiento similar al que aplicamos para las indeterminaciones de tipo $(\infty)^0$ que aparecieron en este Ejercicio.
Arrancamos tomando logaritmo natural del límite original:
$ \lim _{x \rightarrow 0^{+}} \ln((\sin(x))^x) $
Reescribimos aplicando propiedades de logaritmos:
$\lim _{x \rightarrow 0^{+}} x \cdot \ln(\sin(x)) $
Ahora estamos frente a una indeterminación de tipo "cero x infinito", reescribimos para poder aplicar L'Hopital:
$ \lim _{x \rightarrow 0^{+}} \frac{\ln(\sin(x))}{1/x} $
Ya tenemos una indeterminación de tipo "infinito sobre infinito", ahora si, aplicamos L'Hopital...
$ \lim _{x \rightarrow 0^{+}} \frac{\frac{1}{\sin(x)} \cos(x)}{-\frac{1}{x^2}} $
Reacomodamos:
$ \lim _{x \rightarrow 0^{+}} \frac{-\cos(x) x^2}{\sin(x)} $
Ahora tenemos una indeterminación de tipo "cero sobre cero", no hay problema, aplicamos L'Hopital una vez más:
$ \lim _{x \rightarrow 0^{+}} \frac{\sin(x) x^2 - \cos(x)2x}{\cos(x)} = 0$
Pero ojo, lo que nos terminó dando $0$ no es el límite original, sino este:
$ \lim _{x \rightarrow 0^{+}} \ln((\sin(x))^x) = 0$
Aplicamos $e$ a ambos miembros para obtener el valor del límite original:
$\lim _{x \rightarrow 0^{+}}(\sin (x))^{x} = e^0 = 1$