Enunciado

Use séries para avaliar o limite.

lim x → 0 ⁡ sen ⁡ x - x + 1 6 x 3 x 5

Passo 1

Fala pessoal, tudo bem com vocês? Vamos começar a resolver essa questão!?

Bom, primeiro vamos entender o enunciado da questão, certo? Precisamos avaliar o limite utilizando os conceitos de serie.

Como podemos resolver? Primeiro vamos olhar para a função apresentada e verificar se conseguimos escrever em série. Repare no s e n   x , esse termo pode ser expressado com uma seria de potência, concorda?

Veja a tabela 1 a seguir, e foque na expressão para o s e n   x

Sabendo disso, vamos reescrever o limite colocando a série do s e n   x e resolver o limite.

Vamos lá!

Passo 2

Agora, vamos relembrar nosso limite

lim x → 0 ⁡ sen ⁡ x - x + 1 6 x 3 x 5

Como vimos na tabela 1, podemos reescrever o termo sen ⁡ x como serie

A seguir esta a representação de uma pequena expansão, até n = 4 . Isso, apenas para compreendermos e visualizarmos que todos os termos da série irão depender de x . Os três pontos no final indicam que a serie contina sua expansão até o infinito.

sen ⁡ x = x - 1 3 ! x 3 + 1 5 ! x 5 - 1 7 ! x 7 + 1 9 ! x 9 - …

Sendo assim, podemos reescrever o limite como:

lim x → 0 ⁡ x - 1 3 ! x 3 + 1 5 ! x 5 - 1 7 ! x 7 + 1 9 x 9 - … - x + 1 6 x 3 x 5

Repare que os dois primeiros termos da serie x - 1 3 ! x 3 se cancelam, restando:

lim x → 0 ⁡ 1 5 ! x 5 - 1 7 ! x 7 + 1 9 x 9 - … x 5

Passo 3

Agora vamos avaliar o limite.

Repare que podemos colocar o termo comum x 5 que aparece no numerador e denominador em evidência, ficando:

lim x → 0 ⁡ x 5 ( 1 5 ! - 1 7 ! x 2 + 1 9 x 4 - … ) x 5

Simplificando temos:

lim x → 0 ⁡ 1 5 ! - x 2 7 ! + x 4 9 ! - …

Repare que esse limite com x tendendo a zero, todos os termos que tem x serão zero. Pois irá ficar zero dividido por um número fatorial. Logo ficamos com

l i m x → 0 1 5 !

Assim nossa resposta é:

1 120

Resposta

lim x → 0 ⁡ sen ⁡ x - x + 1 6 x 3 x 5 = 1 120

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