Sr Examen

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(sin(x)^2-tan(x)^2)/x^4

Límite de la función (sin(x)^2-tan(x)^2)/x^4

cuando
v

Para puntos concretos:

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
     /   2         2   \
     |sin (x) - tan (x)|
 lim |-----------------|
x->0+|         4       |
     \        x        /
limx0+(sin2(x)tan2(x)x4)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right)
Limit((sin(x)^2 - tan(x)^2)/x^4, x, 0)
Método de l'Hopital
Tenemos la indeterminación de tipo
0/0,

tal que el límite para el numerador es
limx0+(sin2(x)tan2(x))=0\lim_{x \to 0^+}\left(\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}\right) = 0
y el límite para el denominador es
limx0+x4=0\lim_{x \to 0^+} x^{4} = 0
Vamos a probar las derivadas del numerador y denominador hasta eliminar la indeterminación.
limx0+(sin2(x)tan2(x)x4)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right)
=
limx0+(ddx(sin2(x)tan2(x))ddxx4)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\frac{d}{d x} \left(\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}\right)}{\frac{d}{d x} x^{4}}\right)
=
limx0+(2sin(x)cos(x)2tan3(x)2tan(x)4x3)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} - 2 \tan^{3}{\left(x \right)} - 2 \tan{\left(x \right)}}{4 x^{3}}\right)
=
limx0+(ddx(2sin(x)cos(x)2tan3(x)2tan(x))ddx4x3)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\frac{d}{d x} \left(2 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} - 2 \tan^{3}{\left(x \right)} - 2 \tan{\left(x \right)}\right)}{\frac{d}{d x} 4 x^{3}}\right)
=
limx0+(2sin2(x)+2cos2(x)6tan4(x)8tan2(x)212x2)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{- 2 \sin^{2}{\left(x \right)} + 2 \cos^{2}{\left(x \right)} - 6 \tan^{4}{\left(x \right)} - 8 \tan^{2}{\left(x \right)} - 2}{12 x^{2}}\right)
=
limx0+(ddx(2sin2(x)+2cos2(x)6tan4(x)8tan2(x)2)ddx12x2)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\frac{d}{d x} \left(- 2 \sin^{2}{\left(x \right)} + 2 \cos^{2}{\left(x \right)} - 6 \tan^{4}{\left(x \right)} - 8 \tan^{2}{\left(x \right)} - 2\right)}{\frac{d}{d x} 12 x^{2}}\right)
=
limx0+(8sin(x)cos(x)24tan5(x)40tan3(x)16tan(x)24x)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{- 8 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} - 24 \tan^{5}{\left(x \right)} - 40 \tan^{3}{\left(x \right)} - 16 \tan{\left(x \right)}}{24 x}\right)
=
limx0+(ddx(8sin(x)cos(x)24tan5(x)40tan3(x)16tan(x))ddx24x)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\frac{d}{d x} \left(- 8 \sin{\left(x \right)} \cos{\left(x \right)} - 24 \tan^{5}{\left(x \right)} - 40 \tan^{3}{\left(x \right)} - 16 \tan{\left(x \right)}\right)}{\frac{d}{d x} 24 x}\right)
=
limx0+(sin2(x)3cos2(x)35tan6(x)10tan4(x)17tan2(x)323)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)}}{3} - \frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} - 5 \tan^{6}{\left(x \right)} - 10 \tan^{4}{\left(x \right)} - \frac{17 \tan^{2}{\left(x \right)}}{3} - \frac{2}{3}\right)
=
limx0+(sin2(x)3cos2(x)35tan6(x)10tan4(x)17tan2(x)323)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)}}{3} - \frac{\cos^{2}{\left(x \right)}}{3} - 5 \tan^{6}{\left(x \right)} - 10 \tan^{4}{\left(x \right)} - \frac{17 \tan^{2}{\left(x \right)}}{3} - \frac{2}{3}\right)
=
1-1
Como puedes ver, hemos aplicado el método de l'Hopital (utilizando la derivada del numerador y denominador) 4 vez (veces)
Gráfica
02468-8-6-4-2-1010-10050
Otros límites con x→0, -oo, +oo, 1
limx0(sin2(x)tan2(x)x4)=1\lim_{x \to 0^-}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right) = -1
Más detalles con x→0 a la izquierda
limx0+(sin2(x)tan2(x)x4)=1\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right) = -1
limx(sin2(x)tan2(x)x4)\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right)
Más detalles con x→oo
limx1(sin2(x)tan2(x)x4)=tan2(1)+sin2(1)\lim_{x \to 1^-}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right) = - \tan^{2}{\left(1 \right)} + \sin^{2}{\left(1 \right)}
Más detalles con x→1 a la izquierda
limx1+(sin2(x)tan2(x)x4)=tan2(1)+sin2(1)\lim_{x \to 1^+}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right) = - \tan^{2}{\left(1 \right)} + \sin^{2}{\left(1 \right)}
Más detalles con x→1 a la derecha
limx(sin2(x)tan2(x)x4)\lim_{x \to -\infty}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right)
Más detalles con x→-oo
Respuesta rápida [src]
-1
1-1
A la izquierda y a la derecha [src]
     /   2         2   \
     |sin (x) - tan (x)|
 lim |-----------------|
x->0+|         4       |
     \        x        /
limx0+(sin2(x)tan2(x)x4)\lim_{x \to 0^+}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right)
-1
1-1
= -1.0
     /   2         2   \
     |sin (x) - tan (x)|
 lim |-----------------|
x->0-|         4       |
     \        x        /
limx0(sin2(x)tan2(x)x4)\lim_{x \to 0^-}\left(\frac{\sin^{2}{\left(x \right)} - \tan^{2}{\left(x \right)}}{x^{4}}\right)
-1
1-1
= -1.0
= -1.0
Respuesta numérica [src]
-1.0
-1.0
Gráfico
Límite de la función (sin(x)^2-tan(x)^2)/x^4