Enunciado

Encontre o limite. Use a Regra de L'Hôspital quando for apropriado. Se existir um método mais elementar, use-o. Se a Regra de L'Hôspital não for aplicável, explique por quê.

lim x → 0 ⁡ sin ⁡ 4 x tan ⁡ 5 x

Passo 1

Falaii galerinha do Responde ai, tudo belezinha?

A questão pede para encontrar o limite da expressão

lim x → 0 ⁡ s i n ⁡ ( 4 x ) t an ⁡ ( 5 x )

Além disso, menciona que devemos usar a Regra de L'Hôpital se for apropriado.

Se existir um método mais elementar, devemos usá-lo.

E, se a Regra de L'Hôpital não for aplicável, precisamos explicar por quê.

Para resolver limites de funções trigonométricas, podemos usar algumas identidades trigonométricas básicas e propriedades dos limites.

Se encontrarmos uma forma indeterminada do tipo 0 / 0   ou ∞ / ∞ , a Regra de L'Hôpital pode ser aplicada.

A Regra de L'Hôpital nos diz que se

lim x → c ⁡ f x g x = 0 0   o u ± ∞ ± ∞

Então podemos substituir este limite pelo limite das derivadas das funções:

lim x → c ⁡ f x g x =   lim x → c ⁡ f ' x g ' x

Se esse limite existir.

Para funções trigonométricas, também é útil lembrar que:

lim x → 0 ⁡ sin ⁡ k x k x = 1

E que

tan ⁡ x = sin ⁡ x cos ⁡ x

O que pode ser útil para simplificar expressões.

Passo 2

Vamos analisar o limite dado:

lim x → 0 ⁡ sin ⁡ ( 4 x ) tan ⁡ ( 5 x )

Substituindo x por 0 diretamente, obtemos:

sin ⁡ 0 tan ⁡ 0 = 0 0

Temos uma forma indeterminada do tipo 0 / 0 , então podemos usar a Regra de L'Hôpital.

Passo 3

Usando a Regra de L'Hôpital, derivamos o numerador e o denominador:

1. A derivada de

s i n 4 x =   4   c o s 4 x

2. A derivada de

tan ⁡ 5 x =   5   s e c 2 5 x

Onde

s e c x = 1 cos ⁡ x

Então, o limite pode ser reescrito como:

lim x → 0 ⁡ sin ⁡ ( 4 x ) tan ⁡ ( 5 x )

lim x → 0 ⁡ 4   c o s 4 x 5   s e c 2 5 x

lim x → 0 ⁡ 4   c o s 4 x 5 1 cos 2 ⁡ 5 x

lim x → 0 ⁡ 4   c o s 4 x cos 2 ⁡ 5 x 5

Agora, substituímos x por 0 :

4   c o s 4 ⋅ 0 cos 2 ⁡ 5 ⋅   0 5

= 4 ⋅ 1 ⋅ 1 5

= 4 5

E assim, encontramos o limite usando a Regra de L'Hôpital e a substituição direta.

“O coelho está certo, e ele é claramente o mais inteligente entre vocês!”

Resposta

lim x → 0 ⁡ sin ⁡ 4 x tan ⁡ 5 x = 4 5

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