Tenemos la indeterminación de tipo
oo/oo,
tal que el límite para el numerador es
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x^{2} \left(x + 3\right)}{x - 5}\right) = \infty$$
y el límite para el denominador es
$$\lim_{x \to \infty} \frac{1}{\sin{\left(\frac{x - 5}{x^{2} + 1} \right)}} = \infty$$
Vamos a probar las derivadas del numerador y denominador hasta eliminar la indeterminación.
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x^{2} \left(x + 3\right) \sin{\left(\frac{x - 5}{x^{2} + 1} \right)}}{x - 5}\right)$$
=
Introducimos una pequeña modificación de la función bajo el signo del límite
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{x^{2} \left(x + 3\right) \sin{\left(\frac{x - 5}{x^{2} + 1} \right)}}{x - 5}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{\frac{d}{d x} \frac{x^{2} \left(x + 3\right)}{x - 5}}{\frac{d}{d x} \frac{1}{\sin{\left(\frac{x - 5}{x^{2} + 1} \right)}}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(- \frac{\left(\frac{x^{2}}{x - 5} - \frac{x^{2} \left(x + 3\right)}{\left(x - 5\right)^{2}} + \frac{2 x \left(x + 3\right)}{x - 5}\right) \sin^{2}{\left(\frac{x - 5}{x^{2} + 1} \right)}}{\left(- \frac{2 x \left(x - 5\right)}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}} + \frac{1}{x^{2} + 1}\right) \cos{\left(\frac{x - 5}{x^{2} + 1} \right)}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \frac{x^{3}}{x^{2} - 10 x + 25} - \frac{3 x^{2}}{x^{2} - 10 x + 25} + \frac{3 x^{2}}{x - 5} + \frac{6 x}{x - 5}}{\frac{2 x^{2}}{x^{4} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + 2 x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)}} - \frac{10 x}{x^{4} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + 2 x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)}} - \frac{1}{x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)}}}\right)$$
=
$$\lim_{x \to \infty}\left(\frac{- \frac{x^{3}}{x^{2} - 10 x + 25} - \frac{3 x^{2}}{x^{2} - 10 x + 25} + \frac{3 x^{2}}{x - 5} + \frac{6 x}{x - 5}}{\frac{2 x^{2}}{x^{4} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + 2 x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)}} - \frac{10 x}{x^{4} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + 2 x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)}} - \frac{1}{x^{2} \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)} + \sin^{2}{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} - \frac{5}{x^{2} + 1} \right)}}}\right)$$
=
$$\infty$$
Como puedes ver, hemos aplicado el método de l'Hopital (utilizando la derivada del numerador y denominador) 1 vez (veces)