Clase 11 Soluciones NCERT – Capítulo 13 Límites y derivadas – Ejercicio 13.1 | conjunto 2

Pregunta 17:\lim_{x \to 0} \frac{cos \hspace{0.1cm}2x-1}{cos \hspace{0.1cm}x-1}

Solución:

En \lim_{x \to 0} \frac{cos \hspace{0.1cm}2x-1}{cos \hspace{0.1cm}x-1} , como x⇢0

Como sabemos, cos 2θ = 1-2sen 2 θ

Sustituyendo los valores, obtenemos

\lim_{x \to 0} \frac{1-2sin^2x-1}{1-2sin^2(\frac{x}{2})-1}

=\lim_{x \to 0} \frac{sin^2x}{sin^2(\frac{x}{2})}

Ponga x = 0, obtenemos

\lim_{x \to 0} \frac{sin^2x}{sin^2(\frac{x}{2})} = \frac{0}{0}

Como, este límite se vuelve indefinido.

Ahora, multipliquemos y dividamos el numerador por x 2 y el denominador por (\frac{x}{2})^2 para que sea equivalente al teorema.

\mathbf{\lim_{x \to 0} \frac{sin x}{x} = 1}

Por lo tanto, tenemos

\lim_{x \to 0} \frac{\frac{sin^2x \times x^2}{x^2}}{\frac{sin^2(\frac{x}{2}) \times (\frac{x}{2})^2}{(\frac{x}{2})^2}}

=\lim_{x \to 0} \frac{(\frac{sin \hspace{0.1cm}x}{x})^2\times x^2}{(\frac{sin \hspace{0.1cm}(\frac{x}{2})}{\frac{x}{2}})^2\times (\frac{x}{2})^2}

=\frac{(\lim_{x \to 0}\frac{sin \hspace{0.1cm}x}{x})^2\times\lim_{x \to 0} x^2}{(\lim_{x \to 0}\frac{sin \hspace{0.1cm}(\frac{x}{2})}{\frac{x}{2}})^2\times\lim_{x \to 0} (\frac{x}{2})^2}

Usando el teorema, obtenemos

=\frac{(1)^2\times\lim_{x \to 0} x^2}{(1)^2\times\lim_{x \to 0} (\frac{x^2}{4})}

=\lim_{x \to 0}\frac{x^2}{(\frac{x^2}{4})}

=\lim_{x \to 0}(4)

= 4

Pregunta 18:\lim_{x \to 0} \frac{ax+xcos \hspace{0.1cm}x}{bsin \hspace{0.1cm}x}

Solución:

En \lim_{x \to 0} \frac{ax+xcos \hspace{0.1cm}x}{bsin \hspace{0.1cm}x} , como x⇢0

Ponga x = 0, obtenemos

\lim_{x \to 0} \frac{ax+xcos \hspace{0.1cm}x}{bsin \hspace{0.1cm}x} = \frac{0}{0}

Como, este límite se vuelve indefinido.

Ahora, simplifiquemos la ecuación para que sea equivalente al teorema.

\mathbf{\lim_{x \to 0} \frac{sin x}{x} = 1}

Por lo tanto, tenemos

\lim_{x \to 0} \frac{x(a+cos \hspace{0.1cm}x)}{bsin \hspace{0.1cm}x}

=\frac{1}{b}\times \lim_{x \to 0} \frac{x}{sin \hspace{0.1cm}x}\times \lim_{x \to 0} (a+cos \hspace{0.1cm}x)

Usando el teorema, obtenemos

=\frac{1}{b}\times 1\times \lim_{x \to 0} (a+cos \hspace{0.1cm}x)

=\frac{1}{b}\times a

Poniendo x=0, tenemos

=\frac{a}{b}

Pregunta 19:\lim_{x \to 0} x sec\hspace{0.1cm}x

Solución:

En \lim_{x \to 0} x sec\hspace{0.1cm}x , como x⇢0

Ponga x = 0, obtenemos

\lim_{x \to 0} x sec\hspace{0.1cm}x = 0 ×1

= 0

Pregunta 20:\lim_{x \to 0} \frac{sin \hspace{0.1cm}ax+bx}{ax+sin \hspace{0.1cm}bx}

Solución:

En \lim_{x \to 0} \frac{sin \hspace{0.1cm}ax+bx}{ax+sin \hspace{0.1cm}bx} , como x⇢0

Ponga x = 0, obtenemos

\lim_{x \to 0} \frac{sin \hspace{0.1cm}ax+bx}{ax+sin \hspace{0.1cm}bx} = \frac{0}{0}

Como, este límite se vuelve indefinido.

Ahora, simplifiquemos la ecuación para que sea equivalente al teorema.

\mathbf{\lim_{x \to 0} \frac{sin x}{x} = 1}

Por lo tanto, podemos escribir la ecuación de la siguiente manera:

\lim_{x \to 0} \frac{\frac{sin \hspace{0.1cm}(ax)\times ax}{ax}+bx}{ax+\frac{sin \hspace{0.1cm}(bx)\times bx}{bx}}

=\frac{\lim_{x \to 0}\frac{sin \hspace{0.1cm}(ax)}{ax}\times \lim_{x \to 0}ax+\lim_{x \to 0}bx}{\lim_{x \to 0}ax+\lim_{x \to 0}\frac{sin \hspace{0.1cm}(bx)}{bx}\times\lim_{x \to 0} bx}

Usando el teorema, obtenemos

=\frac{1\times \lim_{x \to 0}ax+\lim_{x \to 0}bx}{\lim_{x \to 0}ax+1\times\lim_{x \to 0} bx}

=\frac{\lim_{x \to 0}ax+\lim_{x \to 0}bx}{\lim_{x \to 0}ax+\lim_{x \to 0} bx}

=\lim_{x \to 0} \frac{ax+bx}{ax+bx}

=\lim_{x \to 0} 1

Poniendo x=0, tenemos

= 1

Pregunta 21:\lim_{x \to 0} (cosec\hspace{0.1cm}x-cot\hspace{0.1cm}x)

Solución:

En \lim_{x \to 0} (cosec\hspace{0.1cm}x-cot\hspace{0.1cm}x) , como x⇢0

Por simplificación, obtenemos

\lim_{x \to 0} (\frac{1}{sin\hspace{0.1cm}x}-\frac{cos\hspace{0.1cm}x}{sin\hspace{0.1cm}x})

\lim_{x \to 0} (\frac{1-cos\hspace{0.1cm}x}{sin\hspace{0.1cm}x})

Ponga x = 0, obtenemos

\lim_{x \to 0} (\frac{1-cos\hspace{0.1cm}x}{sin\hspace{0.1cm}x}) = \frac{0}{0}

Como, este límite se vuelve indefinido.

Ahora, simplifiquemos la ecuación para que sea equivalente al teorema:

\mathbf{\lim_{x \to 0} \frac{sin x}{x} = 1}

Usando las identidades trigonométricas,

cos 2θ = 1-2sen 2 θ

sen 2θ = 2 senθ cosθ

Por lo tanto, podemos escribir la ecuación de la siguiente manera:

\lim_{x \to 0} (\frac{2sin^2(\frac{x}{2})}{2 sin(\frac{x}{2})cos(\frac{x}{2})})

=\lim_{x \to 0} (\frac{sin(\frac{x}{2})}{cos(\frac{x}{2})})

=\lim_{x \to 0} tan(\frac{x}{2})

Poniendo x=0, tenemos

= 0

Pregunta 22:\lim_{x \to \frac{\pi}{2}} \frac{tan \hspace{0.1cm}2x}{x-\frac{\pi}{2}}

Solución:

En \lim_{x \to \frac{\pi}{2}} \frac{tan \hspace{0.1cm}2x}{x-\frac{\pi}{2}} , como x⇢\frac{\pi}{2}

Ponga x = \frac{\pi}{2} , obtenemos

\lim_{x \to \frac{\pi}{2}} \frac{tan \hspace{0.1cm}2x}{x-\frac{\pi}{2}} = \frac{0}{0}

Como, este límite se vuelve indefinido.

Ahora, simplifiquemos la ecuación:

Echemosx-\frac{\pi}{2}=p

Como, x⇢ \frac{\pi}{2} ⇒ p⇢0

Por lo tanto, podemos escribir la ecuación de la siguiente manera:

\lim_{p \to 0} \frac{tan \hspace{0.1cm}2(p+\frac{\pi}{2})}{p}

=\lim_{p \to 0} \frac{tan \hspace{0.1cm}(2p+\pi)}{p}

= \lim_{p \to 0} \frac{tan \hspace{0.1cm}(2p)}{p} (Como tan (π+θ) = tan θ )

=\lim_{p \to 0} \frac{\frac{sin \hspace{0.1cm}(2p)}{cos\hspace{0.1cm}(2p)}}{p}

=\lim_{p \to 0} \frac{sin \hspace{0.1cm}(2p)}{cos\hspace{0.1cm}(2p) \times p}

Ahora, multipliquemos y dividamos la ecuación por 2 para que sea equivalente al teorema

\mathbf{\lim_{x \to 0} \frac{sin x}{x} = 1}

=\lim_{p \to 0} \frac{sin \hspace{0.1cm}(2p)}{cos\hspace{0.1cm}(2p) \times p} \times \frac{2}{2}

=\lim_{p \to 0} \frac{2 sin \hspace{0.1cm}(2p)}{cos\hspace{0.1cm}(2p) \times 2p}

Como p⇢0, entonces 2p⇢0

=2. \lim_{2p \to 0} \frac{sin \hspace{0.1cm}(2p)}{2p} \times \lim_{p \to 0}\frac{1}{cos\hspace{0.1cm}(2p)}

Usando el teorema y poniendo p=0, tenemos

= 2×1×1

= 2

Pregunta 23: Encuentra \lim_{x \to 0} f(x) y \lim_{x \to 1} f(x) , dondef(x)= \begin{cases} 2x+3, \hspace{0.2cm}x\leq0\\ 3(x+1),\hspace{0.2cm}x>0 \end{cases}

Solución:

Calculemos, los límites cuando x⇢0

Aquí,

Límite izquierdo =\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} (2x+3)\\ = 2(0)+3\\ =3

Límite derecho =\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} 3(x+1)\\ = 3(0+1)\\ =3

Valor límite =\lim_{x \to 0} f(x) = \lim_{x \to 0} (2x+3)\\ = 2(0)+3\\ =3

Por lo tanto, \lim_{x \to 0^-} f(x)= \lim_{x \to 0} f(x)=\lim_{x \to 0^+} f(x)=3 entonces existe un límite

Ahora, calculemos, los límites cuando x⇢1

Aquí,

Límite izquierdo =\lim_{x \to 1^-} f(x) = \lim_{x \to 1^-} 3(x+1)\\= 3(1+1)\\=6

Límite derecho =\lim_{x \to 1^+} f(x) = \lim_{x \to 1^+} 3(x+1)\\= 3(1+1)\\=6

Valor límite =\lim_{x \to 1} f(x) = \lim_{x \to 1} 3(x+1)\\= 3(1+1)\\=6

Por lo tanto, \lim_{x \to 1^-} f(x)= \lim_{x \to 1} f(x)=\lim_{x \to 1^+} f(x) = 6 entonces existe un límite

Pregunta 24: Encuentra \lim_{x \to 1} f(x), dondef(x)= \begin{cases} x^2-1, \hspace{0.2cm}x\leq1\\ -x^2-1,\hspace{0.2cm}x>1 \end{cases}

Solución:

Calculemos, los límites cuando x⇢1

Aquí,

Límite izquierdo =\lim_{x \to 1^-} f(x) = \lim_{x \to 1^-} (x^2-1)\\= 1^2-1\\=0

Límite derecho =\lim_{x \to 1^+} f(x) = \lim_{x \to 1^+} (-x^2-1)\\= -1^2-1\\=-2

Como,\lim_{x \to 1^-} f(x) \neq \lim_{x \to 1^+} f(x)

Por lo tanto, el límite no existe cuando x⇢1.

Pregunta 25: Evalúa \lim_{x \to 0} f(x) , dondef(x)= \begin{cases} \frac{|x|}{x}, \hspace{0.2cm}x\neq0\\ 0,\hspace{0.2cm}x=0 \end{cases}

Solución:

Calculemos, los límites cuando x⇢0

Aquí,

Como sabemos, la función mod funciona de manera diferente.

En |x-0|, |x|=x cuando x>0 y |x|=-x cuando x<0

Límite izquierdo =\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} \frac{|x|}{x}\\= \frac{-x}{x}\\=-1

Límite derecho =\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} \frac{|x|}{x}\\= \frac{x}{x}\\=1

Como,\lim_{x \to 0^-} f(x) \neq \lim_{x \to 0^+} f(x)

Por lo tanto, el límite no existe cuando x⇢0.

Pregunta 26: Encuentra  \lim_{x \to 0} f(x), dondef(x)= \begin{cases} \frac{x}{|x|}, \hspace{0.2cm}x\neq0\\ 0,\hspace{0.2cm}x=0 \end{cases}

Solución:

Calculemos, los límites cuando x⇢0

Aquí,

Como sabemos, la función mod funciona de manera diferente.

En |x-0|, |x|=x cuando x>0 y |x|=-x cuando x<0

Límite izquierdo =\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} \frac{x}{|x|}\\= \frac{x}{-x}\\=-1

Límite derecho =\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} \frac{x}{|x|}\\= \frac{x}{x}\\=1

Como,\lim_{x \to 0^-} f(x) \neq \lim_{x \to 0^+} f(x)

Por lo tanto, el límite no existe cuando x⇢0.

Pregunta 27: Encuentra \lim_{x \to 5} f(x) , donde f(x)=|x|-5.

Solución:

Calculemos, los límites cuando x⇢5

Aquí,

Como sabemos, la función mod funciona de manera diferente.

En |x-0|, |x|=x cuando x>0 y |x|=-x cuando x<0

Límite izquierdo =\lim_{x \to 5^-} f(x) = \lim_{x \to 5^-} |x|-5\\= x-5\\=5-5\\=0

Límite derecho =\lim_{x \to 5^+} f(x) = \lim_{x \to 5^+} |x|-5\\= x-5\\=5-5\\=0

Por lo tanto, \lim_{x \to 5^-} f(x)= \lim_{x \to 5} f(x)=\lim_{x \to 5^+} f(x) = 0 entonces existe un límite

Pregunta 28: Suponga f(x)= \begin{cases} a+bx, \hspace{0.2cm}x<1\\ 4,\hspace{0.2cm}x=1\\ b-ax,\hspace{0.2cm}x>1 \end{cases} y si \lim_{x \to 1} f(x) = f(1) ¿cuáles son los posibles valores de a y b?

Solución:

Como, se da\lim_{x \to 1} f(x) = f(1)

Calculemos, los límites cuando x⇢1

Aquí,

Límite izquierdo =\lim_{x \to 1^-} f(x) = \lim_{x \to 1^-} a+bx\\= a+b(1)\\=a+b

Límite derecho =\lim_{x \to 1^+} f(x) = \lim_{x \to 1^+} b-ax\\= b-a(1)\\=b-a

Valor límite f(1) = 4

Entonces, como existe un límite, entonces debería satisfacer

\lim_{x \to 1^-} f(x)= \lim_{x \to 1} f(x)=\lim_{x \to 1^+} f(x) = f(1) = 4

Por lo tanto, a+b = 4 y ba = 4

Resolviendo estas ecuaciones, obtenemos

a = 0 y b = 4

Pregunta 29: Sea a 1 , a 2 , . . ., an ser números reales fijos y definir una función

f(x) = (xa 1 ) (xa 2 )………… (x-an).

¿Qué es \lim_{x \to a_1} f(x) ? Para algunos a ≠ a 1 , a 2 , …, an, calcule \lim_{x \to a} f(x).

Solución:

Aquí, f(x) = (xa 1 ) (xa 2 )………… (xa n ).

Después,\lim_{x \to a_1} f(x) = \lim_{x \to a_1} (x-a_1) (x-a_2)............ (x-a_n)

=\lim_{x \to a_1} (x-a1) \lim_{x \to a_1}(x-a_2)............ \lim_{x \to a_1}(x-a_n)

= (a 1 -a 1 ) (a 1 -a 2 )………… (a 1 -a n )

\lim_{x \to a_1} f(x) = 0

Ahora, calculemos para\lim_{x \to a} f(x)

\lim_{x \to a} f(x) = \lim_{x \to a} (x-a_1) (x-a_2)............ (x-a_n)

=\lim_{x \to a} (x-a_1) \lim_{x \to a}(x-a_2)............ \lim_{x \to a}(x-a_n)

= (aa 1 ) (aa 2 )………… (aa n )

\lim_{x \to a} f(x) = (aa 1 ) (aa 2 )………… (aa n )

Pregunta 30: Sif(x)= \begin{cases} |x|+1, \hspace{0.2cm}x<0\\ 0,\hspace{0.2cm}x=0\\ |x|-1,\hspace{0.2cm}x>0 \end{cases}

¿Para qué valor(es) de a \lim_{x \to a} f(x) existe?

Solución:

Aquí,

Como sabemos, la función mod funciona de manera diferente.

En |x-0|, |x|=x cuando x>0 y |x|=-x cuando x<0

Veamos tres casos de a:

  • Cuando a=0

Calculemos, los límites cuando x⇢0

Límite izquierdo =\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} (|x|+1)\\= -x+1\\=1

Límite derecho =\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} (|x|-1)\\= x-1\\=-1

Como,\lim_{x \to 0^-} f(x) \neq \lim_{x \to 0^+} f(x)

Por lo tanto, el límite no existe cuando x⇢0.

  • cuando a>0

Tomemos a=2, como referencia

Calculemos, los límites cuando x⇢2

Límite izquierdo =\lim_{x \to 2^-} f(x) = \lim_{x \to 2^-} (|x|-1)\\= x-1\\=2-1\\=1

Límite derecho =\lim_{x \to 2^+} f(x) = \lim_{x \to 2^+} (|x|-1)\\= x-1\\=2-1\\=1

Como,\lim_{x \to 2^-} f(x) = \lim_{x \to 2^+} f(x)

Por lo tanto, existe límite cuando x⇢2.

  • Cuando un<0

Tomemos a=-2, como referencia

Calculemos, los límites cuando x⇢ -2

Límite izquierdo =\lim_{x \to -2^-} f(x) = \lim_{x \to -2^-} (|x|+1)\\= x+1\\=-2+1\\=-1

Límite derecho =\lim_{x \to -2^+} f(x) = \lim_{x \to -2^+} (|x|+1)\\= x+1\\=-2+1\\=-1

Como,\lim_{x \to -2^-} f(x) = \lim_{x \to -2^+} f(x)

Por lo tanto, existe límite cuando x⇢ -2.

Pregunta 31: Si la función f(x) satisface \lim_{x \to 1} \frac{f(x)-2}{x^2-1} = \pi , evalúa\lim_{x \to 1} f(x)

Solución:

Aquí, como se da

\lim_{x \to 1} \frac{f(x)-2}{x^2-1} = \pi

\frac{\lim_{x \to 1} f(x)-2}{\lim_{x \to 1} x^2-1} = \pi

\lim_{x \to 1} (f(x)-2) = \pi (\lim_{x \to 1} x^2-1)

Ponga x = 1 en RHS, obtenemos

\lim_{x \to 1} (f(x)-2) = \pi (\lim_{x \to 1} (1^2-1))

\lim_{x \to 1} (f(x)-2) = 0

\lim_{x \to 1} f(x)-\lim_{x \to 1} 2= 0

\lim_{x \to 1} f(x) = 2

Por lo tanto demostrado!

Pregunta 32: Si f(x)= \begin{cases} mx^2+n, \hspace{0.2cm}x<0\\ nx+m,\hspace{0.2cm},0\leq x\leq 1\\ nx^3+m, \hspace{0.2cm}x>1 \end{cases} . ¿Para qué números enteros m y n existen ambos \lim_{x \to 0} f(x) y ?\lim_{x \to 1} f(x)

Solución:

Calculemos, los límites cuando x⇢0

Aquí,

Límite izquierdo =\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} (mx^2+n)\\ = (m(0)^2+n)\\ =n

Límite derecho =\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} (nx+m)\\ = (n(0)+m)\\ =m

Por eso,

\lim_{x \to 0^-} f(x)=\lim_{x \to 0^+} f(x) , entonces el límite existe

metro = norte

Ahora, calculemos, los límites cuando x⇢1

Aquí,

Límite izquierdo =\lim_{x \to 1^-} f(x) = \lim_{x \to 1^-} (nx+m)\\= (n(1)+m)\\=n+m

Límite derecho =\lim_{x \to 1^+} f(x) = \lim_{x \to 1^+} (nx^3+m)\\= (n(1)^3+m)\\=n+m

Por lo tanto, \lim_{x \to 1^-} f(x)=\lim_{x \to 1^+} f(x) = m+n entonces existe límite.

Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por _shinchancode y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA

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