Enunciado

Use séries para avaliar o limite.

61.

lim x → 0 ⁡ x - ln ⁡ ( 1 + x ) x 2

Passo 1

Fala, galera!

A questão pede pra utilizar série em algum termo do limite pra gente conseguir calcular numa boa. Moleza, né?

Nesse exercício iremos analisar o seguinte limite:

lim x → 0 ⁡ x - ln ⁡ ( 1 + x ) x 2

A gente sabe que logaritmo natural pode ser presentado como uma série, já que é tão tabelado por aí:

ln ⁡ 1 + x = x - 1 2 x 2 + 1 3 x 3 - 1 4 x 4 + 1 5 x 5 - …

Passo 2

Sendo assim, podemos substituir essa expressão no limite, obtendo:

lim x → 0 ⁡ x - ( x - 1 2 x 2 + 1 3 x 3 - 1 4 x 4 + 1 5 x 5 - … ) x 2

Tirando todo mundo do parêntesis, os sinais irão inverter, e o que é negativo passa a ser positivo, e vice-versa.

Assim podemos cancelar x - x e reescrever dessa forma:

= lim x → 0 ⁡ 1 2 x 2 - 1 3 x 3 + 1 4 x 4 - 1 5 x 5 + … x 2

Passo 3

Simplificando o termo em comum x 2 que aparece no numerador e denominador, temos:

lim x → 0 ⁡ 1 2 - 1 3 x + 1 4 x 2 - 1 5 x 3 + …

E substituindo x → 0 , como está pedindo o l i m , então:

lim x → 0 ⁡ 1 2 - 1 3 ⋅ 0 + 1 4 ⋅ 0 2 - 1 5 ⋅ 0 3 + … = 1 2

Resposta

lim x → 0 ⁡ x - ln ⁡ ( 1 + x ) x 2 = 1 2

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