Enunciado

Encontre o limite . Use a regra de l’Hôspital quando for apropriado . Se houver um método mais elementar, considere utilizá-lo. Se a regra de l’Hôspital não se aplicar, o porquê.

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x

Passo 1

Fala meus queridos!

Nessa questão queremos encontrar o seguinte limite:

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x

E aqui podemos usar a regra de L’hospital que diz que se tivermos uma indeterminação do tipo 0 / 0 ou ± ∞ / ± ∞ , basta derivarmos em cima e embaixo até sairmos da indeterminação.

Passo 2

Substituindo o valor do limite para ver se temos uma indeterminação:

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x = sin ⁡ 0 ln ⁡ 0 + = 0 - ∞

Essa é uma indeterminação, mas não é uma indeterminação de L’hôspital.

Para poder transformar em uma indeterminação de L’hôspital, precisamos transformar esse limite em um quociente.

Passo 3

Você tem duas escolhar aqui. Que são as seguintes:

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x = l i m x → 0 + sen ⁡ x 1 ln ⁡ x = 0 1 - ∞ = 0 / 0

Ou

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x = l i m x → 0 + ln ⁡ x 1 sen ⁡ x = - ∞ 1 0 + = - ∞ ∞

Percebe que em ambos os casos chegamos em uma indeterminação de L’hospital. Então qual escolher?

Vamos escolher aquela que é mais fácil de resolver, ou seja, qual vai ser mais fácil de derivar. Eu acho mais fácil derivar 1 / ln ⁡ x do que 1 / sin ⁡ x , por conta disso, vou seguir pelo primeiro caminho.

Passo 4

Fazendo então:

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x = l i m x → 0 + sen ⁡ x 1 ln ⁡ x = 0 / 0

Vamos derivar em cima e embaixo, aplicando portanto L’hôspital:

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x - 1 = l i m x → 0 + cos ⁡ x - ln - 2 ⁡ x 1 x

Arranjando:

l i m x → 0 + cos ⁡ x - 1 x ⋅ ln 2 ⁡ x = l i m x → 0 + - x cos ⁡ x ⋅ ln 2 ⁡ x

Substituindo o x , temos:

l i m x → 0 + - x cos ⁡ x ⋅ ln 2 ⁡ x = - 0 1 - ∞ 2 = 0 ⋅ ∞

Ainda temos a indeterminação e não parece que ela vai sair por esse caminho. Dessa forma, vamos tentar seguir pelo outro caminho do Passo 3.

Passo 5

Fazendo então:

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x = l i m x → 0 + ln ⁡ x 1 sen ⁡ x = - �� / ∞

Derivando em cima e embaixo, temos:

l i m x → 0 + ln ⁡ x 1 sen ⁡ x = l i m x → 0 + 1 x - 1 sen 2 ⁡ x cos ⁡ x

Arranjando:

l i m x → 0 + - sen 2 ⁡ x x c o s x

Substituindo o limite, temos:

l i m x → 0 + - sen 2 ⁡ x x c o s x = - 0 0 1 = 0 / 0

Chegamos numa indeterminação, mas parece que se aplicarmos L’hospital aqui de novo vamos sair dela (to dizendo isso pq quando derivarmos pode ser que a gente suma com o x que está zerando o denominador).

Passo 6

Aplicando L’hospital temos:

l i m x → 0 + - sen 2 ⁡ x x c o s x = l i m x → 0 + - 2 sen ⁡ x cos ⁡ x cos ⁡ x + x ( - sen ⁡ x )

Arranjando:

l i m x → 0 + - 2 sen ⁡ x cos ⁡ x cos ⁡ x - x s e n   x

E agora substituindo o limite, temos:

l i m x → 0 + - 2 sen ⁡ x cos ⁡ x cos ⁡ x - x s e n   x = - 2 0 1 1 - 0 0 = - 0 1 = 0

E finalmente chegamos num valor!! Mas calcular limite é isso, a gente tenta de um jeito e se não rolar a gente tenta de outro!

Resposta

l i m x → 0 + sen ⁡ x ln ⁡ x = 0

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