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Prof. Antunes Mendes Cálculo 1 – Lista de exercícios – Limites 1) Esboce os gráficos da função f definida por: 2 3 x, se x 1 f(x) 4, se x 1 x 1, se x 1 e determine )(lim 1 xf x , )(lim 1 xf x e )(lim 1 xf x . 2) Esboce os gráficos da função f definida por: 1 se ,2 1 se ,4 )( 2 2 xx xx xf e encontre )(lim 1 xf x , )(lim 1 xf x e )(lim 1 xf x . 3) Esboce os gráficos da função f definida por: 3 se ,10 3 se ,12 )( xx xx xf e determine )(lim 3 xf x , )(lim 3 xf x e )(lim 3 xf x . 4) Determine o limite de 1 se , 1 se ,23 )( 2 xx xx xf . 5) Determine o limite de 2 se ,1 2 se ,65 )( 2 xx xxx xf . 6) Seja f definida por 1 se , 1 se ,2 )( 2 xx xx xf . Determine )(lim 1 xf x , )(lim 1 xf x e )(lim 1 xf x e esboce o gráfico da função. 1. Propriedades Operatórias dos Limites: Sejam f(x) e g(x) funções limitadas P1) AA ax lim onde A constante P2) )(lim)(lim)()([lim xgxfxgxf axaxax P3) )(lim).(lim)]().([lim xgxfxgxf axaxax P4) )(lim.)(.lim xfAxfA axax P5) )(lim )(lim )( )( lim xg xf xg xf ax ax ax P6) n ax n ax xfxf )](lim[)]([lim P7) n ax n ax xfxf )(lim)(lim P8) )(lim )](lim[)]([lim )( xg ax xfxf ax xg ax P9) )(limlog)(loglim xfxf axax P10) Conseqüência das Propriedades: O Limite da Função Polinomial: 01 1 1 ......)( axaxaxaxf n n n n quando x tende a a é igual a f(a). 1) Calcule os seguintes limites, usando as propriedades. a) x x 2 lim h) 13 2 lim 2 1 x xx x p) )22(lim 2 1 xx x b) 3 2 lim x x i) )124(lim 2 3 xx x q) 1023 2 )3(lim xx x c) x x 2lim 1 j) )332(lim 23 1 xxx x r) 5 1 )2(lim x x d) 6 1 lim x x l) )123(lim 2 1 xx x s) 1 1 lim 2 23 3 x xxx x e) )(lim 2 3 xx x m) 22 1 lim x x x t) 1 lim 23 2 0 xxx xx x f) 23 1 lim x x x n) )224(lim 23 0 xxx x u) 12 3 lim 1 xx g) )3(lim 2 2 xx x o) )1(lim 234 1 xxxx x v) 2 13 lim 2 1 xx x Respostas: a) 2 b) 8 c) 2 d) 1 e) 6 f) 4/9 g) 10 h) 3/2 i) 31 j) 7 l) 0 m) ¾ n) 2 o) 3 p) 1 q) 1 r) 243 s) 5 t) 0 u) 1 v) 3/2 2. Calcule os seguintes limites: a) x x 4 lim g) )8(lim 2 1 xx x n) )224(lim 23 1 xxx x b) 3 4 lim x x h) 3 5 lim 2 2 x xx x o) )1(lim 234 0 xxxx x c) 4 3 lim x x i) )152(lim 2 3 xx x p) )22(lim 2 3 xx x d) 8 1 3lim x x j) )3732(lim 23 1 xxx x q) 723 1 )3(lim xx x e) )3(lim 2 5 xx x l) )144(lim 223 1 xxx x r) 42 2 )1(lim x x f) 22 23 lim x x x m) 8 32 lim 2 23 3 x xxx x s) 652 7 lim 23 78 0 xxx xx x Respostas: a) 4 b) -64 c) -81 d) 3 e) -40 f) -1 g) -7 h) -6 i) 0 j) 11 l) 0 m) 0 n) -1 o) 1 p) -19 q) -78125 r) 625 s) 0 Limites indeterminados: Para eliminarmos a indeterminação de um limite devemos, geralmente, utilizar uma das propriedades de fatoração. Principais Produtos Notáveis 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 2 2 3 3 3 2 2 3 2 2 3 3 2 2 3 3 1) 2) ( ) ( ) 2 3) ( ) ( ) 2 4)( ) 3 3 5)( ) 3 3 6)( )( ) 7)( )( ) a b a b a b a b a b a b a ab b a b a b a b a ab b a b a a b ab b a b a a b ab b a b a ab b a b a b a ab b a b Fatoração 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 3 3 3 2 2 3 3 3 3 2 2 3 3 2 2 2 2 1) 2) 2 ( ) 3) 2 ( ) 4) 3 3 ( ) 5) 3 3 ( ) 6) ( )( ) 7) ( )( ) 8) ( ')( "), com x' e x" raizes de ax +bx+c, a b a b a b a ab b a b a ab b a b a a b ab b a b a a b ab b a b a b a b a ab b a b a b a ab b ax bx c a x x x x a 0. Exercícios: 1) Calcule os seguintes limites indeterminados: a) 3 9 lim 2 3 x x x e) xx x x 2 3 0 2 lim i) 4 127 lim 2 4 x xx x b) x x x 7 49 lim 2 7 f) x xx x 7 1449 lim 2 7 j) 23 1 lim 21 xx x x c) 25 25 5 lim x x x g) 3 96 lim 2 3 x xx x l) 1 12 lim 2 1 x xx x d) xx xx x 3 lim 2 2 0 h) 1 34 lim 2 1 x xx x m) 4 2 lim 22 x x x Respostas: a) 6 b) 14 c) 1/10 d) -1/3 e) 0 f) 0 g) 0 h) -2 i) 1 j) -1 l) 0 m) ¼ 2) Calcule os seguintes limites indeterminados: a) 4 16 lim 2 4 x x x e) xx x x 35 lim 2 5 0 i) 6 4213 lim 2 6 x xx x b) x x x 8 64 lim 2 8 f) x xx x 4 816 lim 2 4 j) 127 4 lim 24 xx x x c) 29 81 9 lim x x x g) 10 10020 lim 2 10 x xx x l) 1 78 lim 2 1 x xx x d) xx xx x 7 3 lim 2 2 0 h) 5 209 lim 2 5 x xx x m) 121 11 lim 211 x x x Respostas: a) -8 b) 16 c) 1/18 d) -1/7 e) 0 f) 0 g) 0 h) 1 i) 1 j) 1 l) -6 m) 1/22 3) Calcule o limite, se existir: a) 5 lim x 5 52 x xx R: - 5 b) 3 lim x 3 652 x xx R: 1 c) 0 lim x x x 33 R: 6 3 d) 2 lim x 22 2 x x R: 4 e) 4 lim x 2 321 x x R: 3 4 f) 3 4 2 2 lim x x x R: 4 7 g) 42 13 lim 2 23 1 xx xxx x R: 6 h) x x x 3 5 lim 5 R:0 i) 2 lim x 3 2 23 42 822 xx xx R: 2 Limites envolvendo infinito Conforme sabemos, a expressão x (x tende para infinito) significa que x assume valores superiores a qualquer número real e x (x tende para menos infinitos), da mesma forma, indica que x assume valores menores que qualquer número real. Exemplo: a) , ou seja, à medida que x aumenta, y tende para zero e o limite é zero. b) , ou seja, à medida que x diminui, y tende para zero e o limite é zero. c) , ou seja, quando x se aproxima de zero pela direita de zero ou por valores maiores que zero, y tende para o infinito e o limite é infinito. d) , ou seja, quando x tende para zero pela esquerda ou por valores menores que zero, y tende para menos infinito Limite de uma função polinomial para Seja a função polinomial . Então: Demonstração: Mas: Logo: De forma análoga, para , temos: Exemplos: 01. Tabela de indeterminações xflim xglim xh xhlim simbolicamente ±∞ ±∞ f+g ±∞ ±∞∙±∞=±∞ +∞ +∞ f-g +∞-∞ indeterminação +∞ k f+g +∞ +∞+k=+∞ -∞ k f+g -∞ -∞+k=-∞ +∞ +∞ f ∙ g +∞ +∞∙+∞=+∞ -∞ +∞ f ∙ g -∞ +∞ ∙ -∞=-∞ +∞ k > 0 f ∙ g +∞ +∞ ∙ k=+∞, k>0 +∞ k < 0 f ∙ g -∞ +∞ ∙ k=-∞, k<0 ±∞ 0 f ∙ g ±∞ · 0 indeterminação k ±∞ f / g 0 k / ±∞ = 0 ±∞ ±∞ f / g ±∞ / ±∞ indeterminação k > 0 0 + f / g +∞ k / 0 + = +∞ +∞ 0 + f / g +∞ +∞ / 0 + = +∞ k > 0 0 - f / g - ∞ k /0 - = - ∞ +∞ 0 - f / g -∞ +∞ / 0 - = -∞ 0 0 f / g 0/0 indeterminação 1) Calcule os limites laterais: a) 6 4 lim 6 xx b) 6 4 lim 6 xx c) xx 1 3 lim 1 d) xx 1 3 lim 1 e) x x x 5 lim 0 f) x x x 5 lim 0 g) 1 lim 2 1 x x x h) 1 lim 2 1 x x x i) 2 0 1 lim xx j) 2 0 1 lim xx Respostas: a. ∞ b. - ∞ c. - ∞ d. ∞ e. ∞ f. - ∞ g.∞ h. - ∞ i. - ∞ j.- ∞ 2) Calcule os valores dos seguintes limites infinitos: a) 12lim n f) n n n 5 25 lim j) )128(lim 23 nn n b) 2 2 75 81 lim n n n g) )9(lim 5n n l) 3 95 lim 4 6 n n n c) 1 lim n n n h) )153(lim 65 nn n m) 45 2 75 lim nn nnn n d) n n n 5 3 lim i) )158(lim 345 nnn n n) 8 10 1 8 lim n n n e) 46 58 lim n n n Respostas: a) 12 b) -8/7 c) 1 d) -1 e) -5/6 f) -5 g)∞ h)∞ i)∞ j)-∞ l)∞ m)0 n) -∞ 3) Calcule os valores dos seguintes limites infinitos: a) 6lim n f) n n n 32 5 lim l) 4 2 lim 2 3 n n n b) n n n 72 41 lim g) )2(lim 3n n m) 35 232 lim nn nnn n c) 32 8 lim n n n h) )12(lim 5 nn n n) 3 5 1 3 lim n n n d) 23 5 lim n n n i) )134(lim 23 nnn n o) 32 4 22 21 lim nn nn n e) 12 1 lim n n n j) )22(lim 65 nn n Respostas: a) 6 b) 4/7 c) 4 d) 1/3 e) ½ f) -1/3 g) ∞ h) -∞ i) ∞ j) -∞ l) ∞ m) 0 n) -∞ o) -∞ 4) Calcule os valores dos seguintes limites infinitos: 13 32 lim) 2 2 xx xx a x 13 lim) 2 xx x b x 3 2 5lim) x c x 23 1 lim) 2 x x d x 3 lim) 2 3 x xx e x 1lim) 2 xxf x 234 125 lim) 4 4 xx xx g x 32 12 lim) 4 3 xx x h x 3 2 3 lim) x x i x 1 12 lim) 2 3 3 xx xx j x x l x 3 lim) 31lim) xxm x Respostas: a) 1/3 b) 0 c) 3 5 d) 1/3 e) 0 f) 0 g) 5/4 h) 0 i)0 j)1 l)0 m) 0 Limites de funções racionais: Caso 1) x a Exemplos a) 0 0 3 96 lim 2 3 x xx x , que é uma indeterminação. Porém podemos fatorar o numerador de forma a obter: 03lim 3 x x . Note que a expressão original e a expressão fatorada apresentam os mesmos resultados numéricos, porém domínios diferentes. O domínio da função original é o válido! b) ? 0 2 24 2 lim 4 ou xx x x Como x se aproxima de quatro pela direita, os valores do denominador serão sempre positivos, ou seja 0 2 24 2 lim 4 xx x x . Caso 2) x ±∞ c) ação!indetermin 5 3 lim 3 2 x xx x Vamos dividir o numerador e o denominador pela potência mais alta de x, x 3 no caso, obtendo: 0 0 3 51 1 3 lim 2 2 xx x x Caso 3) Razões entre polinômios para x ±∞, procedimento geral m m n n x dxdxdd cxcxcc .... .... lim 2 210 2 210 Colocando x n e x m em evidência no numerador e denominador da função, temos mm n n x mm mmm nn nnn x dx cx cxcxcxcx cxcxcxcx lim .......// .......// lim 1 1 1 10 1 1 1 10 d) 3 44 lim 2 lim 1 23 lim x x x x x xxx Caso 4) Limites envolvendo radicais A técnica é semelhante à empregada no Caso 1, lembrando que xx 2 e) 3 1 6 3lim 1 1lim 63 lim 1 lim 63lim 1lim 63lim 1lim 63 1 lim 22 2 2 2 2 2 2 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Note que neste caso, como x , os valores de x são positivos e xx . Se o limite acima fosse em x , então xx e o limite seria 3 1 . Nos exercícios de 5 à 46, calcule os limites: 1) 2) 3) 4) 5) 50lim 9x 6) 23lim 3 x x 7) 1 1 1 2 lim x x x 8) 13 12 1 23 4 lim xx xx x 9) 34 1 1 2 3 lim xx x x 10) 32lim 2 1 xx x 11) 85lim 3 2 x x 12) 2 13 0 2 2 lim x xx x 13) 3 9 3 2 lim x x x 14) 1 1 1 2 3 lim x x x 15) 65 485 2 4 23 lim xx xxx x 16) xxx xxx x 23 3 0 43 23 lim 17) 23 1 1 2 2 lim xx x x 18) 1 13 1 23 lim x xxx x 19) 12 82 4 2lim xx x x 20) 1 1 1 lim x x x 21) )3)(2( 44 2 23 lim xx xxx x 22) 253 103 2 2 2 lim xx xx x 23) 52 532 2 2 5 lim x xx x 24) ax axax ax )1(2 lim 25) 36254 20173 4 2 2 lim xx xx x 26) 43 56 1 2 2 lim xx xx x 27) 23 1 1 2 2 lim xx x x 28) 2 4 2 2 lim x x x 29) 2012 65 2 2 2 lim xx xx x 30) x x x 16)2( 0 4 lim 31) x x x 16)4( 0 2 lim 32) x x x 5325 0 lim 33) x abxa x 2 0 lim , a > 0 34) 4 )8(2 4 2 lim x xx x 35) x x x 28 0 3 lim 36) x x x 11 0 lim 37) 24 39 0 2 2 lim x x x 38) 2 2 2 33 lim x x x 39) 532 1 1 lim x x x 40) 1 1 1 4 3 lim x x x 41) x x x 51 53 4 lim 42) x xx x 11 1 lim 43) 3 253 4 2 2 2 lim xx x x 44) 2 )8( 2 3 lim x x x sen 45) xx x x 2 1 1 2 lim 46) x x x 2 4 2 2 lim 47) 2 33 2 )1( 12 1 lim x xx x Nos exercícios de 52 à 92, calcule os limites: 48) x x 117lim 49) 4 1lim xx 50) 1 2lim x x x 51) 6 83lim x x x 52) 1 3 2lim x x x 53) 73 14 2 2 lim x xx x 54) 83 lim x x x 55) 3 2 3 5lim x xx x 56) 102 34 2 2 lim x x x 57) x x x 32 15lim 58) 53 4 2lim x x x 59) 37 102 3 2 lim xx xx x 60) 2 24 4 132lim x xx x 61) 87 25 3 3 lim x x x 62) xxx 4lim 2 2 63) 14 20125 2 3 lim x xx x 64) 3 12 43 7 57 lim x xx x 65) 3 25lim x x 66) 1 12lim x x x 67) 245 3lim x x x 68) 13 125 2 3 3 lim xx xx x 69) 3 3 lim x x x 70) 42 2lim x x x 71) 1 1 1 lim x x 72) 9 3 3 2 2 lim x xx x 73) 12 1 1 2 3 lim xx x x 74) 12 13 2 23 lim x xx x 75) xxx xx x 62 825 35 24 lim 76) 36 6 6 2lim x x x 77) 82 3 4 2lim xx x x 78) 43 53 1 2lim xx x x 79) |3| 1 3 lim x x 80) |3| 1 3 lim x x 81) 2 3 0 lim x x x 82) |1| 1 1 3 lim x x x 83) |2| 45 2 lim x x x 84) 3|| 113 3 lim x x x 85) xx 1 21 1lim 86) 1 1 32 6 1 lim xx 87) ||57 ||3 lim xx xx x 88) 2)2( 1 2 lim xx Nos exercícios de 93 à 131, calcule os limites aplicando os limites fundamentais. 89) x tgx x 0 lim 90) senx x x 0 lim 91) x xsen x )9( 0 lim 92) x xsen x 3 )4( 0 lim 93) )7( )10( 0 lim xsen xsen x 94) x xtg x )3( 0 lim 95) 3 2 3 0 lim x sen x x 96) 3 4 13 )1(1 lim x tg x x 97) x x x cos1 0 lim 98) 2 cos1 0 lim x x x 99) )(cos).3(lim 3 xecx x 100) )4(32 )2(6 0 lim xsenx xsenx x 101) x senx x lim 102) senxtgx x x . 3 0 2 lim 103) )4( )3( 0 lim xsen xtg x 104) x senx x 2 1 2 lim 105) x x senx 1 0 .lim 106) 4 )2( 2 2lim x xtg x 107) 3 )9( 3 2 lim x xsen x 108) senxx senxx x 2 0 lim 109) tgxx tgxx x 0 lim 110) 1 )( 1 lim x xsen x 111) 511lim x x x 112) x x x 21lim 113) x x x x 1 lim 114) 1 12 32lim x x x x 115) tgx tgx x 11lim 2 116) xx x cos 1 2 3 cos1lim 117) x x x 101lim 118) 2 110 2 2 lim x x x 119) 3 14 3 5 3 lim x x x 120) 2 255 2 lim x x x 121) )]1(5[ 13 1 4 1 lim xsen x x 122) x ee x xx 52 0 lim 123) )5()2(0 32 lim xsenxsen ee x xx 124) x x x 2 11lim 125) x x x31lim 0 126) xx x 1 21lim 0 127) x x x 511lim 128) Verifique a continuidade das funções nos pontos indicados: a) 1,1 1,5 )( 2 xsex xsex xg ; x = –1 b) 3,10 3,1 )( 2 xsex xse xg ; x = 3 c) 2,4 2,1 )( 2 xsex xsex xg ; x = 2 d) 1,73 1,1 )( xsex sex xg ; x = 1 e) 2,185 2,22 )( 2 2 xsexx xsexx xg ; x = –2 f) 1,6 1,1 )( 2 3 xsex sex xg ; x = 1 h) 1,1 1, )( 1 12 xse xse xg x x ; x = 1 i) 2,3 2, )( 4 8 2 3 xse xse xg x x ; x = 2 j) 2,3 2, )( 2)2( 1 xse xse xg x ; x = 2 k) 0,13 0,cos2 )( 2 xsexx sex xg ; x = 0 l) 2,0 2, )( |2| 2 xse xse xg x x ; x = –2 m) 1,3 1, )( 1 22 xse xse xg x xx ; x = 1 Calcule: a) x x x 2 1lim b) 2 1 1lim x x x c) x x x 2 1 1lim d) 1 2 1lim x x x e) x x x x 1 2 lim f) x x x21lim 0 g) x x x 1 0 21lim h) x x x 2 1 1lim Calcule: a) x e x x 1 lim 2 0 b) x e x x 1 lim 2 0 c) x x x 15 lim 0 d) 2 0 13 lim x x x
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