Calcule $\lim _{x \rightarrow a}\left(x^{n}-a^{n}\right) \cos \frac{1}{x-a}$;

Passo 1

Vamos calcular o limite . Aqui, estamos lidando com um limite que envolve um polinômio ( ) e a função cosseno. Para resolver, vamos precisar entender como cada parte se comporta quando se aproxima de .

Passo 2

Primeiro, vamos simplificar a expressão . Podemos fatorar essa diferença usando a identidade de fatoração de potências:
Isso nos ajuda a separar o termo que se aproxima de zero ( ) dos demais termos.

Passo 3

Agora, vamos analisar o comportamento de cada fator quando se aproxima de :
  • porque está se aproximando de .
  • A soma se aproxima de , já que cada termo tende a .
Portanto, podemos aproximar:

Passo 4

Agora, vamos olhar para . À medida que se aproxima de , tende para infinito ( dependendo da direção). O cosseno de um número que tende ao infinito não tem limite definido porque ele continua oscilando entre -1 e 1.

Passo 5

Multiplicando as duas partes que analisamos:
Sabemos que . Portanto, o produto vai estar entre e . Como , ambos os limites inferiores e superiores tendem a 0.

Resposta

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Calcule os seguintes limites: ;
<html><head></head><body><div>Sejam <span class="math-inline " data-overflow=“visible”>
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.025ex;” xmlns=“
http://www.w3.org/2000/svg” width=“1.179ex” height=“1.595ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -694 521 705”><title>k</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D458” d=“M121 647Q121 657 125 670T137 683Q138 683 209 688T282 694Q294 694 294 686Q294 679 244 477Q194 279 194 272Q213 282 223 291Q247 309 292 354T362 415Q402 442 438 442Q468 442 485 423T503 369Q503 344 496 327T477 302T456 291T438 288Q418 288 406 299T394 328Q394 353 410 369T442 390L458 393Q446 405 434 405H430Q398 402 367 380T294 316T228 255Q230 254 243 252T267 246T293 238T320 224T342 206T359 180T365 147Q365 130 360 106T354 66Q354 26 381 26Q429 26 459 145Q461 153 479 153H483Q499 153 499 144Q499 139 496 130Q455 -11 378 -11Q333 -11 305 15T277 90Q277 108 280 121T283 145Q283 167 269 183T234 206T200 217T182 220H180Q168 178 159 139T145 81T136 44T129 20T122 7T111 -2Q98 -11 83 -11Q66 -11 57 -1T48 16Q48 26 85 176T158 471L195 616Q196 629 188 632T149 637H144Q134 637 131 637T124 640T121 647Z”></path></g></g></g></svg></mjx-container></span> um inteiro positivo e <span class="math-inline " data-overflow=“visible”>
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.023ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“1.197ex” height=“1.02ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -441 529 451”><title>a</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D44E” d=“M33 157Q33 258 109 349T280 441Q331 441 370 392Q386 422 416 422Q429 422 439 414T449 394Q449 381 412 234T374 68Q374 43 381 35T402 26Q411 27 422 35Q443 55 463 131Q469 151 473 152Q475 153 483 153H487Q506 153 506 144Q506 138 501 117T481 63T449 13Q436 0 417 -8Q409 -10 393 -10Q359 -10 336 5T306 36L300 51Q299 52 296 50Q294 48 292 46Q233 -10 172 -10Q117 -10 75 30T33 157ZM351 328Q351 334 346 350T323 385T277 405Q242 405 210 374T160 293Q131 214 119 129Q119 126 119 118T118 106Q118 61 136 44T179 26Q217 26 254 59T298 110Q300 114 325 217T351 328Z”></path></g></g></g></svg></mjx-container></span> um número real. Mostre que</div>
<div><span class="math-block ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG” display=“true”><svg style=“vertical-align: -1.738ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“20.491ex” height=“5.198ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -1529.7 9057.2 2297.7”><title>y = sen(x^2)</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“munder”><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(48.3,0)”><path data-c=“6C” d=“M42 46H56Q95 46 103 60V68Q103 77 103 91T103 124T104 167T104 217T104 272T104 329Q104 366 104 407T104 482T104 542T103 586T103 603Q100 622 89 628T44 637H26V660Q26 683 28 683L38 684Q48 685 67 686T104 688Q121 689 141 690T171 693T182 694H185V379Q185 62 186 60Q190 52 198 49Q219 46 247 46H263V0H255L232 1Q209 2 183 2T145 3T107 3T57 1L34 0H26V46H42Z”></path><path data-c=“69” d=“M69 609Q69 637 87 653T131 669Q154 667 171 652T188 609Q188 579 171 564T129 549Q104 549 87 564T69 609ZM247 0Q232 3 143 3Q132 3 106 3T56 1L34 0H26V46H42Q70 46 91 49Q100 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Calcule ;
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