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Lista - Q2 - Prof. Rodrigo Cardoso - UFRJ - limites - Resolvida 2) Calcule os seguintes limites: a) lim x 4→ - 5x+ 4 x- 4 Resolução: Subtituindo o limite; = = 5 ⋅ 4 + 4 4 - 4 ( ) 20 + 4 4 - 4 24 0 Como apenas o denonador deu zero, o que não existe matematicamente, é preciso estudar o limite pela esquerda e pela direita da função de equação , quando x tende a 4 pela 1 x- 4 esquerda; = -∞lim x 4→ - 5x + 4 x - 4 b) lim x 1→ + 5x- 2 x- 1( )3 Resolução: Subtituindo o limite; = = 5 ⋅ 1 - 2 1 - 1 ( ) ( )3 5 - 2 0( )3 3 0 Como apenas o denonador deu zero, o que não existe matematicamente, é preciso estudar o limite pela direita da função de equação , quando x tende a 1 pela direita; 1 x- 1( )3 = +∞lim x 1→ + 5x - 2 x - 1( )3 c) lim x 3→ + 4x - 81 x - 6x+ 9 4 2 Resolução: Subtituindo o limite; = = 4 3 - 81 3 - 6 3 + 9 ( )4 ( )2 ( ) 324 - 81 9 - 18 + 9 243 0 Como apenas o denonador deu zero, o que não existe matematicamente, é preciso estudar o limite pela direita da função de equação quando x tende a 3; 1 x - 6x+ 92 Vamos encontrar o zeros da equação do denominador: x - 6x + 9 = 02 x = x' = = = = = 3 - -6 ± 2 ⋅ 1 ( ) -6 - 4 ⋅ 1 ⋅ 9( )2 ( ) → 6 + 2 36 - 36 6 + 2 0 6 + 0 2 6 2 x" = = = = = 3 6 - 2 36 - 36 6 - 2 0 6 - 0 2 6 2 Assim, podemos fatorar a equação com: x - 6x + 9 = x - 32 ( )2 A equação da função para análise fica; = 1 x - 6x+ 92 1 x- 3( )2 = +∞lim x 3→ + 4x - 81 x - 6x + 9 4 2 d) lim x 3→ + x + 2x - 16x+ 3 x- 3 3 2 ( )2 Resolução: Subtituindo o limite; = = 3 + 2 3 - 16 3 + 3 3 - 3 ( )3 ( )2 ( ) ( )2 27 + 18 - 48 + 3 3 - 3( )2 0 0 Zero sobre zero não existe, é uma indeterminação, mas isso mostra que 3 é raíz da equação do numerador e do denominador, assim, há um fator comum que pode ser simplificado. Devemos fatorar a equação do numerador; Devemos fatorar a equação do numerador; dividindo-a pelo binômio ;x - 3 A equação do denominador fica: x + 2x - 16x + 3 = x + 5x - 1 x - 33 2 2 ( ) Assim, o limite fica: = =lim x 3→ + x + 2x - 16x + 3 x - 3 3 2 ( )2 lim x 3→ + x + 5x - 1 x - 3 x - 3 2 ( ) ( )2 lim x 3→ + x + 5x - 1 x - 3 2 Perceba que ao substituir o limite o denominador continua resultando em zero, com isso, é preciso estudar o limite pela direita da função de equação quando x tende a 3; 1 x - 3 x + 2x - 16x + 33 2 x - 3 x + 5x - 12 0 + 5x - 16x + 32 0 - 5x + 15x + 02 0 - 1x + 3 1x - 3 -x + 3x + 0x + 03 2 0 + 0 = +∞lim x 3→ + x + 2x - 16x + 3 x - 3 3 2 ( )2 e) x - xlim x +∞→ x + 12 Resolução: Subtituindo o limite; +∞ - +∞ = +∞ -∞ = +∞ +∞-∞( ) +∞ + 1( )2 ( ) ( ) +∞+ 1 ( )( ) é uma indeterminação, como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica do +∞-∞ conjugado para simplificar a expressão e "retirar" a indeterminação; x - x ⋅ =lim x +∞→ x + 12 + x + x x + 12 x + 12 lim x +∞→ x - x + x + x x + 12 x + 12 x + 12 Aplicar a regra da diferença de quadrados : a - b a + b = a - b( )( ) 2 2 = x ⋅ = x ⋅ = xlim x +∞→ x + 1 - x + x 2 ⋅ 2 1 2 2 x + 12 lim x +∞→ x + 1 - x + x 2 2 x + 12 lim x +∞ → 1 + xx + 12 = x = x =lim x +∞ → 1 x + x1 + 1 x2 lim x +∞ → 1 x + 11 + 1 x2 lim x +∞ → 1 + 11 + 1 x2 = = = = = 1 + 11 + 1 +∞( )2 1 + 11 + 0 1 + 11 1 1 + 1 1 2 f) lim x a→ + x - a x- a 4 2 ( )4 Resolução: Subtituindo o limite; = = a - a a - a 4 2 ( )4 a - a 0 4 2 ( )4 a - a 0 4 2 Como apenas o denonador deu zero, o que não existe matematicamente, é preciso estudar o limite pela direita da função de equação quando x tende a a; 1 x- a( )4 = +∞lim x a→ + x - a x - a 4 2 ( )4 g) -lim x +∞→ x + 22 x + 12 Resolução: Subtituindo o limite; - = -+∞ + 2( )2 +∞ + 1( )2 +∞+ 2 +∞+ 1 - = +∞- +∞ = +∞-∞+∞ +∞ ( ) é uma indeterminação, como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica do +∞-∞ conjugado para simplificar a expressão e "retirar" a indeterminação; - ⋅lim x +∞→ x + 22 x + 12 + + x + 22 x + 12 x + 22 x + 12 = lim x +∞→ - + + x + 22 x + 12 x + 22 x + 12 x + 22 x + 12 Aplicar a regra da diferença de quadrados : a - b a + b = a - b( )( ) 2 2 = =lim x +∞→ - + x + 22 2 x + 12 2 x + 22 x + 12 lim x +∞→ x + 2 - x + 1 + 2 ⋅ 2 1 2 2 ⋅ 2 1 2 x + 22 x + 12 = = =lim x +∞→ x + 2 - x + 1 + 2 2 x + 22 x + 12 lim x +∞→ x + 2 - x - 1 + 2 2 x + 22 x + 12 lim x +∞ → 1 +x + 22 x + 12 = = = 1 ++∞ + 2( )2 +∞ + 1( )2 1 ++∞+ 2 +∞+ 1 1 ++∞ +∞ = = = 0 1 +∞+∞ 1 +∞ h) -lim x +∞→ x+ 1 x- 1 Resolução: Subtituindo o limite; - = - = +∞-∞+∞+ 1 +∞- 1 +∞ +∞ é uma indeterminação, como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica de +∞-∞ racionalização de raíz cúbica para simplificar a expressão e "retirar" a indeterminação; - ⋅lim x +∞→ x + 1 x - 1 + ⋅ + + ⋅ + x + 1( )2 x + 1 x - 1 x - 1( ) x + 1( )2 x + 1 x - 1 x - 1( ) Aplicar a regra da diferença da diferença de dois cubos ao contrário : a + b . a - ab + b = a - b , com a = e b =( ) 2 2 3 3 x + 1 x - 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 = lim x +∞→ - + ⋅ + x + 1 3 x - 1 3 x + 1( )2 x + 1 x - 1 x - 1( ) = lim x +∞→ x + 1 - x - 1 + ⋅ + ( ) ⋅3 1 3 ( ) ⋅3 1 3 x + 1( )2 x + 1 x - 1 x - 1( )2 = lim x +∞→ x + 1 - x - 1 + ⋅ + ( ) x + 1( )2 x + 1 x - 1 x - 1( )2 = lim x +∞→ x + 1 - x + 1 + ⋅ + ) x + 1( )2 x + 1 x - 1 x - 1( )2 = lim x +∞→ 2 + ⋅ +x + 1( )2 x + 1 x - 1 x - 1( )2 = 2 + ⋅ ++∞+ 1( )2 +∞+ 1 +∞- 1 +∞- 1( )2 = 2 + ⋅ ++∞( )2 +∞ +∞ +∞( )2 = 2 +∞ ⋅+∞++∞ +∞ = = = 0 2 +∞+∞+∞ 2 +∞ i) lim x -∞→ 1000x x - 12 Resolução: 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Subtituindo o limite; = = 1000-∞ -∞ - 1( )2 -∞ +∞- 1 -∞ +∞ é uma indeterminação, para "retirar" a indeterminação rescrevemos a integral como: -∞ +∞ = = = = = 0lim x -∞→ x 1000 x 1 - 2 1 x 2 1 x2 lim x -∞→ 1000 1 - 1 x 1 x2 1000 1 - 1 -∞ 1 -∞( )2 0 1 - 0 0 1 j) -lim x +∞→ 5x - x x - x 2 2 3x - 4 x - x 3 3 Resolução: Subtituindo o limite; - = - 5 +∞ - +∞ +∞ - +∞ ( )2 ( ) ( )2 ( ) 3 +∞ - 4 +∞ - +∞ ( )3 ( )3 ( ) +∞-∞ +∞-∞ +∞ +∞-∞ é uma indeterminação, para "retirar" a indeterminação rescrevemos a integral como:+∞-∞ - = - = -lim x +∞→ x 5 - x 1 - 2 1 x 2 1 x x 3 - x 1 - 3 4 x3 3 1 x2 lim x +∞→ 5 - 1 - 1 x 1 x 3 - 1 - 4 x3 1 x2 5 - 1 - 1 +∞ 1 +∞ 3 - 1 - 4 +∞( )3 1 +∞( )2 = - = - = 5 - 3 = 2 5 - 0 1 - 0 3 - 0 1 - 0 5 1 3 1 k) -lim x -∞→ x 3x - 4 3 2 x 3x+ 2 2 Resolução: Subtituindo o limite; - = - = - +∞ 3 +∞ - 4 ( )3 ( )2 +∞ 3 +∞ + 2 ( )2 ( ) +∞ +∞- 4 +∞ +∞+ 2 +∞ +∞ +∞ +∞ é uma indeterminação, para "retirar" a indeterminação vamos fatorar a expressão +∞ +∞ :3x - 42 3x - 4 = x + 2 x - 22 3 3 Assim, o limite fica: -lim x -∞→ x x + 2 x - 2 3 3 3 x 3x + 2 2 Fazendo o mmc dos denominadores para subtrauir as 2 expressões: - =lim x -∞→ x x + 2 x - 2 3 3 3 x 3x + 2 2 lim x -∞→ x 3x + 2 - x x + 2 x - 2 x + 2 x - 2 3x + 2 3( ) 2 3 3 3 3 ( ) Distribuindo x e Aplicando a regra da diferença de quadrados : a + b a - b = a - b3 ( )( ) 2 2 = =lim x -∞→ 3x + 2x - x 3x - 4 x + 2 x - 2 3x + 2 4 3 2 2 3 3 ( ) lim x -∞→ 3x + 2x - 3x + 4x x + 2 x - 2 3x + 2 4 3 4 2 3 3 ( ) = =lim x -∞ → 2x + 4x 3x + 2 x + 2 x - 2 3 2 ( ) 3 3 lim x -∞ → x 2 + x 3 + x + x - 3 4 x 2 x 3 2 x 3 2 x = =lim x -∞ → x + 2 x + 3 + - + 3 4 x 3 2 x 2 x 3 2 x 3 lim x -∞ → + 2 + 3 + - + 4 x 2 x 2 x 3 2 x 3 = = = + 2 + 3 + - + 4 -∞ 2-∞ 2 -∞ 3 2 -∞ 3 0 + 2 0 + 3 0 + 0 + ( ) ( ) 3 3 2 3( ) 3 3 = = = 2 3( ) 3 2 2 3 ⋅ 3 2 9 l) lim x +∞→ x- x - x + 12 2 x + 14 Resolução: Subtituindo o limite; = = +∞- +∞ - +∞ + 1( )2 ( )2 +∞ + 1( )4 +∞- +∞- +∞+ 1 +∞+ 1 +∞- +∞- +∞ +∞ = +∞-∞ +∞-∞ é uma indeterminação, para tentar retirar a indeterminção, vamos reescrever o +∞-∞ limite como: -lim x +∞→ x x -2 x + 14 lim x +∞→ x - x + 12 2 x + 14 Vamos resolver cada limite separadamente; 1 - lim x +∞→ x x -2 x + 14 como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica do conjugado para simplificar a expressão; ⋅ =lim x +∞→ x x -2 x + 14 x + x + 2 x + 14 2 x + 14 lim x +∞→ x ⋅ x + x - x + 2 x + 14 2 x + 14 2 x + 14 Aplicar a regra da diferença de quadrados : a - b a + b = a - b( )( ) 2 2 = =lim x +∞→ x + x x - 3 x + 14 2 2 x + 14 2 lim x +∞→ x + x x - x + 1 3 x + 14 4 4 1 2 2 lim x +∞→ x + x x - x + 1 3 x + 14 4 4 = = = - x + xlim x +∞→ x + x x - x - 1 3 x + 14 4 4 lim x +∞→ x + x -1 3 x + 14 lim x +∞→ 3 x + 14 = - +∞ + +∞ = - +∞+∞ ⋅ = - +∞+∞ ⋅( )3 ( ) +∞ + 1( )4 +∞+ 1 +∞ = - +∞+∞ = - +∞ = -∞( ) ( ) 2 - lim x +∞→ x - x + 12 2 x + 14 como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica do conjugado para simplificar a expressão; ⋅ =lim x +∞→ x - x + 12 2 x + 14 x + x + 2 x + 14 2 x + 14 lim x +∞→ x + x - x + x + 12 2 x + 14 2 x + 14 2 x + 14 Aplicar a regra da diferença de quadrados : a - b a + b = a - b( )( ) 2 2 = =lim x +∞→ x + x - x + 12 2 x + 14 2 2 x + 14 2 lim x +∞→ x + x - x + 1 x + 12 2 x + 14 4 4 ⋅ 2 1 2 = =lim x +∞→ x + x - x + 1 x + 12 2 x + 14 4 4 lim x +∞→ x + x - x + 1 x + 12 2 x + 14 4 4 = =lim x +∞→ x + x - x - 1 x + 12 2 x + 14 4 4 lim x +∞→ x + -1 x + 12 2 x + 14 = - x + = - +∞ +lim x +∞→ x + 12 2 x + 14 +∞ + 1( )2 ( )2 +∞ + 1( )4 = - +∞+ = - +∞ ⋅ +∞++∞+ 1 +∞+ 1 +∞ = - +∞ ⋅ +∞+∞ = - +∞ ⋅ +∞ = - +∞ = -∞( ( )) ( ( )) ( ) O limite fica: = - = -∞- -∞lim x +∞→ x - x - x + 12 2 x + 14 lim x +∞→ x x -2 x + 14 lim x +∞→ x - x + 12 2 x + 14 ( ) = -∞+∞ Com essa indeterminação, concluímos que o limite não existe. m) lim x +∞→ x x+ x+ x Resolução: Subtituindo o limite; = = +∞ +∞+ +∞+ +∞ +∞ +∞+ +∞+∞ +∞ +∞+ +∞ = = = +∞ +∞+∞ +∞ +∞ +∞ +∞ é uma indeterminação, para "retirar" essa indeterminação é necessário uma serie de +∞ +∞ modificação na integral: = =lim x +∞→ x x + x + x x 2 lim x +∞→ x x + x + x 1 x lim x +∞→ x x + x +2 1 x 1 x 1 x = = =lim x +∞→ x x + x + 1 x 1 x 1 x lim x +∞→ x x 1 + + 1 x 1 x 1 x lim x +∞→ ⋅ x x 1 + + 1 x 1 x 1 x = = =lim x +∞→ 1 1 + + 1 x 1 x 1 x 1 1 + + 1 +∞ 1 +∞ 1 +∞ 1 1 + 0 + 0 0 = = = = 1 1 1 + 0 1 1 1 1 n) -lim x +∞→ x + 4x2 x + 12 Resolução: Subtituindo o limite; - = - = -+∞ + 4 +∞( )2 ( ) +∞ + 1( )2 +∞+∞ +∞+ 1 +∞+∞ +∞+ 1 = - = +∞- +∞ = +∞-∞+∞ +∞ ( ) é uma indeterminação, como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica de +∞-∞ racionalização de raíz cúbica para simplificar a expressão e "retirar" a indeterminação; o)o)o)o) - ⋅lim x +∞→ x + 4x2 x + 12 + + x + 4x2 x + 12 x + 4x2 x + 12 = lim x +∞→ - + + x + 4x2 x + 12 x + 4x2 x + 12 x + 4x2 x + 12 Aplicar a regra da diferença de quadrados : a - b a + b = a - b( )( ) 2 2 = =lim x +∞→ - + x + 4x2 2 x + 12 2 x + 4x2 x + 12 lim x +∞→ x + 4x - x + 1 + 2 ⋅ 2 1 2 2 ⋅ 2 1 2 x + 4x2 x + 12 = = =lim x +∞→ x + 4x - x + 1 + 2 2 x + 4x2 x + 12 lim x +∞→ x + 4x - x + 1 + 2 2 x + 4x2 x + 12 lim x +∞→ x + 4x - x - 1 + 2 2 x + 4x2 x + 12 = =lim x +∞ → 4x - 1 +x + 4x2 x + 12 lim x +∞ → x ⋅ 4 - + 1 x x 1 +2 4 x x 1 +2 1 x2 = =lim x +∞ → x ⋅ 4 - x + x 1 x 1 + 4 x 1 + 1 x2 lim x +∞ → x ⋅ 4 - x ⋅ + 1 x 1 + 4 x 1 + 1 x2 = = =lim x +∞ → 4 - + 1 x 1 + 4 x 1 + 1 x2 4 - + 1 +∞ 1 + 4 +∞ 1 + 1 +∞( )2 4 - 0 +1 + 0 1 + 0 = = = = 2 4 +1 1 4 1 + 1 4 2 o) lim x +∞→ x x + 12 Resolução: Subtituindo o limite; = = = +∞ +∞ + 1( )2 +∞ +∞+ 1 +∞ +∞ +∞ +∞ é uma indeterminação, para "retirar" a indeterminação vamos reescrever a integral: +∞ +∞ = = = =lim x +∞→ x x 1 +2 1 x2 lim x +∞→ x x ⋅ 1 + 1 x2 lim x +∞→ 1 1 + 1 x2 1 1 + 1 +∞( )2 1 1 + 0 = = = 1 1 1 1 1 p) - xlim x +∞→ x + x2 Resolução: Subtituindo o limite; - +∞ = -∞ = -∞ = +∞-∞+∞ +∞( )2 ( ) ∞+∞ +∞ é uma indeterminação, como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica do +∞-∞ conjugado para simplificar a expressão e "retirar" a indeterminação; - x ⋅ =lim x +∞→ x + x2 + x + x x + x2 x + x2 lim x +∞→ - x + x + x x + x2 x + x2 x + x2 Aplicar a regra da diferença de quadrados : a - b a + b = a - b( )( ) 2 2 = = =lim x +∞→ - x + x x + x2 2 2 x + x2 lim x +∞→ x + x - x + x 2 ⋅ 2 1 2 2 x + x2 lim x +∞→ x + x - x + x 2 2 x + x2 = = =lim x +∞→ x + xx + x2 lim x +∞→ x x + x1 + 1 x lim x +∞→ x x ⋅ + 11 + 1 x = = = = = =lim x +∞→ 1 + 11 + 1 x 1 + 11 + 1 +∞ 1 + 11 + 0 1 + 11 1 1 + 1 1 2 q) lim x +∞→ x+ 1 x + 12 Resolução: Subtituindo o limite; = = = +∞+ 1 +∞ + 1( )2 +∞+ 1 +∞+ 1 +∞ +∞ +∞ +∞ é uma indeterminação, para "retirar" a indeterminação vamos reescrever a integral: +∞ +∞ = = =lim x +∞→ x 1 + x 1 +2 1 x2 1 x lim x +∞→ ±x ⋅ x 1 + 1 + 1 x2 1 x lim x +∞→ ± 1 + 1 + 1 x2 1 x ± 1 + 1 + 1 +∞( )2 1 +∞ = ± = ± = ± 1 1 + 0 1 + 0 ( ) 1 1 Para saber qual valor da função quando x tende a vamos analisar seu gráfico:+∞ = 1lim x +∞→ x + 1 x + 12 r) lim x -∞→ x+ 1 x + 12 Resolução: Subtituindo o limite; = = = +∞+ 1 +∞ + 1( )2 +∞+ 1 +∞+ 1 -∞ +∞ +∞ -∞ é uma indeterminação, para "retirar" a indeterminação vamos reescrever a integral: +∞ -∞ lim x -∞→ x 1 + x 1 +2 1 x2 1 x Observe que quando x -∞, = - x→ x2 = = =lim x +∞→ -x ⋅ x 1 + 1 + 1 x2 1 x lim x -∞→ - 1 + 1 + 1 x2 1 x - 1 + 1 + 1 -∞( )2 1 -∞ = - = - = - 1 1 + 0 1 + 0 ( ) 1 1 s) -lim x +∞→ x + 12 x - 12 Resolução: Subtituindo o limite; - = - = - = +∞- +∞+∞ + 1( )2 +∞ - 1( )2 +∞+ 1 +∞- 1 +∞ +∞ ( ) = +∞-∞ é uma indeterminação, como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica do +∞-∞ conjugado para simplificar a expressão e "retirar" a indeterminação; - ⋅lim x +∞→ x + 12 x - 12 + + x + 12 x - 12 x + 12 x - 12 = lim x +∞→ - + + x + 12 x - 12 x + 12 x - 12 x + 12 x - 12 Aplicar a regra da diferença de quadrados : a - b a + b = a - b( )( ) 2 2 = =lim x +∞→ - + x + 12 2 x - 12 2 x + 12 x - 12 lim x +∞→ x + 1 - x - 1 + 2 ⋅ 2 1 2 2 ⋅ 2 1 2 x + 12 x - 12 = =lim x +∞→ x + 1 - x - 1 + 2 2 x + 12 x - 12 lim x +∞→ x + 1 - x + 1 + 2 2 x + 12 x - 12 = = =lim x +∞→ x - x + 1 + 1 + 2 2 x + 12 x - 12 lim x +∞→ 2 +x + 12 x - 12 2 ++∞ + 1( )2 +∞ - 1( )2 = = = 2 ++∞+ 1 +∞- 1 2 ++∞ +∞ 2 +∞+∞ = = 0 2 +∞ t) -lim x -∞→ x + 12 x - 12 Resolução: Subtituindo o limite; - = - = - = +∞- +∞-∞ + 1( )2 -∞ - 1( )2 +∞+ 1 +∞- 1 +∞ +∞ ( ) = +∞-∞ é uma indeterminação, como a expressão possuí raíz, é possível usar a técnica do +∞-∞ conjugado para simplificar a expressão e "retirar" a indeterminação; - ⋅lim x -∞→ x + 12 x - 12 + + x + 12 x - 12 x + 12 x - 12 = lim x -∞→ - + + x + 12 x - 12 x + 12 x - 12 x + 12 x - 12 Aplicar a regra da diferença de quadrados : a - b a + b = a - b( )( ) 2 2 = =lim x -∞→ - + x + 12 2 x - 12 2 x + 12 x - 12 lim x -∞→ x + 1 - x - 1 + 2 ⋅ 2 1 2 2 ⋅ 2 1 2 x + 12 x - 12 = =lim x -∞→ x + 1 - x - 1 + 2 2 x + 12 x - 12 lim x -∞→ x + 1 - x + 1 + 2 2 x + 12 x - 12 = = =lim x -∞→ x - x + 1 + 1 + 2 2x + 12 x - 12 lim x -∞→ 2 +x + 12 x - 12 2 +-∞ + 1( )2 -∞ - 1( )2 = = = 2 ++∞+ 1 +∞- 1 2 ++∞ +∞ 2 +∞+∞ = = 0 2 +∞ Tiago Lima - Instagram: @professor_disciplinas_exatas
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