Tenemos la indeterminación de tipo
oo/oo,
tal que el límite para el numerador es
$$\lim_{x \to \infty} \log{\left(x e^{2 x} + 1 \right)} = \infty$$
y el límite para el denominador es
$$\lim_{x \to \infty} x^{2} = \infty$$
Vamos a probar las derivadas del numerador y denominador hasta eliminar la indeterminación.
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\log{\left(e^{2 x} x + 1 \right)}}{x^{2}}\right)$$
=
Introducimos una pequeña modificación de la función bajo el signo del límite
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\log{\left(x e^{2 x} + 1 \right)}}{x^{2}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\frac{d}{d x} \log{\left(x e^{2 x} + 1 \right)}}{\frac{d}{d x} x^{2}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{2 x e^{2 x} + e^{2 x}}{2 x^{2} e^{2 x} + 2 x}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\frac{d}{d x} \left(2 x e^{2 x} + e^{2 x}\right)}{\frac{d}{d x} \left(2 x^{2} e^{2 x} + 2 x\right)}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{4 x e^{2 x} + 4 e^{2 x}}{4 x^{2} e^{2 x} + 4 x e^{2 x} + 2}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{4 x e^{2 x} + 4 e^{2 x}}{4 x^{2} e^{2 x} + 4 x e^{2 x} + 2}\right)$$
=
$$0$$
Como puedes ver, hemos aplicado el método de l'Hopital (utilizando la derivada del numerador y denominador) 2 vez (veces)