Enunciado

Encontre os limite:

underset(theta -> 0)(lim) (1 - cos theta)/(theta^2)

Passo 1

A primeira coisa que devemos fazer é subsitutir o valor de x no limite:

underset(theta -> 0)(lim) (1 - cos theta)/(theta^2) = (1 - cos 0)/(0^2) = (1 - 1)/(0) = (0)/(0)

Opa, deu indeterminação. Como temos um seno ali no meio com theta indo para 0 , vamos tentar fazer uma manipulação algébrica para chegar no limite fundamental trigonométrico:

Lembrando que o limite fundamental trigonométrico é:

underset(x -> 0)(lim) (sen x)/(x) = 1

Mas calma, o nosso limite fundamental trigonométrico só funciona se aparecer um seno ali né?

Vamos multiplicar pelo conjugado de 1 - cos theta :

(1 - cos theta)/(theta^2) = (1 - cos theta)/(theta^2) (1 + cos theta)/(1 + cos theta) = (1 - cos^2 theta)/(theta^2 (1 + cos theta))

Lembrando que:

sen^2 theta + cos^2 theta = 1

Vamos ter:

(sen^2 theta)/(theta^2 (1 + cos theta))

E apareceu o nosso seno ali.

Vamos separar o termo do limite fundamental.

(sen^2 theta)/(theta^2 (1 + cos theta)) = (sen^2 theta)/(theta^2) * (1)/(1 + cos theta) = ((sen theta)/(theta))^2 * (1)/(1 + cos theta)

Passo 2

Voltando com aquela expressão para o limite:

underset(theta -> 0)(lim) (1 - cos theta)/(theta^2) = underset(theta -> 0)(lim) ((sen theta)/(theta))^2 * (1)/(1 + cos theta)

Pelas prórpriedades de limites, podemos fazer:

underset(theta -> 0)(lim) ((sen theta)/(theta))^2 * (1)/(1 + cos theta) = (underset(theta -> 0)(lim) (sen theta)/(theta))^2 * underset(theta -> 0)(lim) (1)/(1 + cos theta)

O primeiro é o limite fundamental trigonométrico.

Assim, vamos acaba com:

underset(theta -> 0)(lim) (1 - cos theta)/(theta^2) = (underset(theta -> 0)(lim) (sen theta)/(theta))^2 * underset(theta -> 0)(lim) (1)/(1 + cos theta) = 1^2 * (1^2)/(1 + cos 0) = 1 * (1)/(1) = 1

Resposta

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