Tenemos la indeterminación de tipo
0/0,
tal que el límite para el numerador es
$$\lim_{x \to 3^+}\left(\frac{x \left(x^{2} - 5 x + 6\right) \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1}\right) = 0$$
y el límite para el denominador es
$$\lim_{x \to 3^+} \log{\left(\cos{\left(\pi x \right)} + 2 \right)} = 0$$
Vamos a probar las derivadas del numerador y denominador hasta eliminar la indeterminación.
$$\lim_{x \to 3^+}\left(\frac{x \left(- 5 x + \left(x^{2} + 6\right)\right) \sin{\left(\pi x \right)}}{\left(x - 1\right) \log{\left(\cos{\left(\pi x \right)} + 2 \right)}}\right)$$
=
Introducimos una pequeña modificación de la función bajo el signo del límite
$$\lim_{x \to 3^+}\left(\frac{x \left(x^{2} - 5 x + 6\right) \sin{\left(\pi x \right)}}{\left(x - 1\right) \log{\left(\cos{\left(\pi x \right)} + 2 \right)}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to 3^+}\left(\frac{\frac{d}{d x} \frac{x \left(x^{2} - 5 x + 6\right) \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1}}{\frac{d}{d x} \log{\left(\cos{\left(\pi x \right)} + 2 \right)}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to 3^+}\left(- \frac{\left(\cos{\left(\pi x \right)} + 2\right) \left(\frac{x \left(2 x - 5\right) \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1} + \frac{\pi x \left(x^{2} - 5 x + 6\right) \cos{\left(\pi x \right)}}{x - 1} - \frac{x \left(x^{2} - 5 x + 6\right) \sin{\left(\pi x \right)}}{\left(x - 1\right)^{2}} + \frac{\left(x^{2} - 5 x + 6\right) \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1}\right)}{\pi \sin{\left(\pi x \right)}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to 3^+}\left(- \frac{- \frac{x^{3} \sin{\left(\pi x \right)}}{x^{2} - 2 x + 1} + \frac{\pi x^{3} \cos{\left(\pi x \right)}}{x - 1} + \frac{5 x^{2} \sin{\left(\pi x \right)}}{x^{2} - 2 x + 1} + \frac{3 x^{2} \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1} - \frac{5 \pi x^{2} \cos{\left(\pi x \right)}}{x - 1} - \frac{6 x \sin{\left(\pi x \right)}}{x^{2} - 2 x + 1} - \frac{10 x \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1} + \frac{6 \pi x \cos{\left(\pi x \right)}}{x - 1} + \frac{6 \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1}}{\pi \sin{\left(\pi x \right)}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to 3^+}\left(- \frac{- \frac{x^{3} \sin{\left(\pi x \right)}}{x^{2} - 2 x + 1} + \frac{\pi x^{3} \cos{\left(\pi x \right)}}{x - 1} + \frac{5 x^{2} \sin{\left(\pi x \right)}}{x^{2} - 2 x + 1} + \frac{3 x^{2} \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1} - \frac{5 \pi x^{2} \cos{\left(\pi x \right)}}{x - 1} - \frac{6 x \sin{\left(\pi x \right)}}{x^{2} - 2 x + 1} - \frac{10 x \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1} + \frac{6 \pi x \cos{\left(\pi x \right)}}{x - 1} + \frac{6 \sin{\left(\pi x \right)}}{x - 1}}{\pi \sin{\left(\pi x \right)}}\right)$$
=
$$- \frac{3}{\pi}$$
Como puedes ver, hemos aplicado el método de l'Hopital (utilizando la derivada del numerador y denominador) 1 vez (veces)