Filtr seznamu úloh?
Škály
Štítky
«
«
Limita funkce umocněné na jinou funkci I.
Úloha číslo: 1218
Nápověda 1
Je zřejmé, že prosté dosazení x=0 nepovede k cíli. Neboť se obecně s odmocninami hůře pracuje, přepište ji jako mocninu s racionálním exponentem.
Dále použijte „exponenciální trik“, tj. výraz přepište užitím vzorce a^b = e^{b\cdot \ln a}.
Nápověda 2
Všimněte si, že vnější funkce, tj. exponeciála je spojitá na \mathbb{R}. Je tedy splněna podmínka (S) a dle věty o limitě složené funkce lze limitu „vnořit“. Proveďte.Nápověda 3
Připomeňte si důležitou limitu pro logaritmus
\lim_{x\to 1}\frac{\ln x}{x-1} = 1a rozšiřte výraz tak, aby bylo možné po zavedení substituce limitu dopočítat.
Nápověda 4
Užijte vhodně větu o aritmetice limit. Pro druhou limitu v součinu zaveďte substituci y = 1-2x, ověřte její korektnost užití, použijte známou limitu pro logaritmus a limitu dopočítejte.CELKOVÉ ŘEŠENÍ
Odmocninu převedeme na mocninu s racionálním exponentem
\lim\limits_{x\to 0} \sqrt[x]{1-2x} = \lim\limits_{x\to 0} {(1-2x)^{\frac{1}{x}}} \mathrm{.}Výraz v limitě upravíme užitím vztahu a^b = e^{b\cdot\ln a}
\lim\limits_{x\to 0} {(1-2x)^{\frac{1}{x}}} = \lim\limits_{x\to 0} \mathrm{exp}\left[{\frac{\ln (1-2x)}{x}}\right] \mathrm{.}Exponenciála je spojitá na \mathbb{R}. Je tedy splněna podmínka (S) pro „vnoření limity“ a dle věty o limitě složené funkce lze psát
\lim\limits_{x\to 0} \mathrm{exp}\left[{\frac{\ln (1-2x)}{x}}\right] = \mathrm{exp}\left[\lim\limits_{x\to 0} {\frac{\ln (1-2x)}{x}}\right] \mathrm{.}Výraz rozšíříme „chytrou jedničkou“, aby se příklad převedl na limitu typu \lim_{x\to 1}\frac{\ln x}{x-1} = 1
\mathrm{exp}\left[\lim\limits_{x\to 0} {\frac{\ln (1-2x)}{x}}\right] = \mathrm{exp}\left[\lim\limits_{x\to 0} {\frac{-2\cdot\ln (1-2x)}{-2x}}\right].Dle aritmetiky limit, bude-li mít výsledný výraz smysl, můžeme psát
\mathrm{exp}\left[\lim\limits_{x\to 0} {\frac{-2\cdot\ln (1-2x)}{-2x}}\right]= \mathrm{exp}\left[\lim\limits_{x\to 0}\left(-2\right)\cdot \lim\limits_{x\to 0} {\frac{\ln (1-2x)}{-2x}}\right].Zavedeme substituci y = 1-2x a ověříme podmínku (P) pro užití věty o limitě složené funkce
x \to 0,\quad \left( 1-2x\right) \to 1 \ne 1,dostáváme tedy
\mathrm{exp}\left[\lim\limits_{x\to 0}\left(-2\right)\cdot \lim\limits_{x\to 0} {\frac{\ln (1-2x)}{-2x}}\right] = \mathrm{exp}\left[\lim\limits_{x\to 0}\left(-2\right)\cdot \lim\limits_{y\to 1} {\frac{\ln y}{y-1}}\right].Užitím známé limity pro logaritmus a dopočítáním získáme výsledek
\mathrm{exp}\left[\lim\limits_{x\to 0}\left(-2\right)\cdot \lim\limits_{y\to 1} {\frac{\ln y}{y-1}}\right] = \mathrm{exp}\left(-2{\cdot}1\right) = e^{-2}.CELKOVÉ ŘEŠENÍ - alternativní
Alternativně lze úloha řešit užitím ekvivalence \lim_{x\to0+}f(x) = L \Leftrightarrow \lim_{y\to\infty}f\left(\frac{1}{y}\right)=L.
Vypočítáme tedy limitu zleva \lim_{x\to 0+} \sqrt[x]{1-2x} = \lim_{x\to 0+} (1-2x)^{1/x} = \lim_{y\to+\infty} \left(1-\frac{2}{y}\right)^y = e^{-2} a limitu zprava \lim_{x\to 0-} \sqrt[x]{1-2x} = \lim_{x\to 0-} (1-2x)^{1/x} = \lim_{y\to -\infty} \left(1-\frac{2}{y}\right)^y = e^{-2}. Z rovnosti jednostranných limit plyne, že existuje oboustranná a je jim rovna.Výsledek
\lim\limits_{x\to 0} \sqrt[x]{1-2x} = e^{-2} \mathrm{.}