חזור לתיקייה: תרגול

14 - הגדרת הגבול בנקודה וחישובי גבולות

חיפוש בתיקיה
Ctrl K
לחץ כאן או הקש Ctrl K כדי לחפש בכל התיקיה
  • כללי
  • שלילת ההגדרה
  • חישובי גבולות
  • הגבול המיוחד

14 - הגדרת הגבול בנקודה וחישובי גבולות

01040031

חשבון אינפיניטסימלי 1מ'

רשימות תרגול לקריאה בשבת

הגדרת הגבול בנקודה וחישובי גבולות

הופק מתוך תקיית התואר של שקד

uni-folder.vercel.app

הגדרה 1 (גבול בנקודה)

נאמר כי lim⁡x→af(x)=L\lim_{ x \to a }f(x)=Llimx→a​f(x)=L אם לכל ε>0\epsilon>0ε>0 קיימת δ>0\delta>0δ>0 כך שלכל 0<∣x−a∣<δ0<|x-a|<\delta0<∣x−a∣<δ מתקיים ∣f(x)−L∣<ε|f(x)-L|<\epsilon∣f(x)−L∣<ε.

תרגיל (להדגמת העיקרון)

הוכיחו לפי ההגדרה כי lim⁡x→1(x2−2x+1)=0\lim_{ x \to 1 }(x^2-2x+1)=0limx→1​(x2−2x+1)=0.

הוכחה:
יהי ε>0\epsilon>0ε>0. אם נקח δ=ε\delta=\sqrt{ \epsilon }δ=ε​ אז לכל 0<∣x−1∣<δ0<|x-1|<\delta0<∣x−1∣<δ מתקיים:

∣x2−2x+1−0∣=∣(x−1)2∣=(x−1)2<δ2=ε|x^2-2x+1-0|=|(x-1)^2|=(x-1)^2<\delta^2=\epsilon∣x2−2x+1−0∣=∣(x−1)2∣=(x−1)2<δ2=ε

∎

תרגיל

צ"ל:

lim⁡x→3(x2+1)=10\lim_{ x \to 3 } (x^2+1)=10x→3lim​(x2+1)=10

הוכחה:
יהי ε>0\epsilon>0ε>0. אם נקח δ=−3+9+ε\delta=-3+\sqrt{ 9+\epsilon }δ=−3+9+ε​ אז לכל 0<∣x−3∣<δ0<|x-3|<\delta0<∣x−3∣<δ מתקיים:

∣x2+1−10∣=∣x2−9∣=∣x−3∣∣x+3∣<δ∣x+3∣|x^2+1-10|=|x^2-9|=|x-3||x+3|<\delta |x+3|∣x2+1−10∣=∣x2−9∣=∣x−3∣∣x+3∣<δ∣x+3∣ ∣x−3∣<δ  ⟹  −δ<x−3<δ  ⟹  −6−δ<6−δ<x+3<6+δ  ⟹  ∣x+3∣<6+δ\begin{align*} & |x-3|<\delta \implies -\delta<x-3<\delta \implies -6-\delta<6-\delta<x+3<6+\delta \\ & \implies |x+3|<6+\delta \end{align*}​∣x−3∣<δ⟹−δ<x−3<δ⟹−6−δ<6−δ<x+3<6+δ⟹∣x+3∣<6+δ​

כעת, נחזור למשוואה הקודמת שלנו:

δ∣x+3∣<δ(6+δ)=(−3+9+ε)(3+9+ε)=ε\delta |x+3|<\delta(6+\delta)=(-3+\sqrt{ 9+\epsilon })(3+\sqrt{ 9+\epsilon })=\epsilonδ∣x+3∣<δ(6+δ)=(−3+9+ε​)(3+9+ε​)=ε

∎

תרגיל

הוכיחו לפי הגדרה:

lim⁡x→13x+22x+3=1\lim_{ x \to 1 } \frac{3x+2}{2x+3}=1x→1lim​2x+33x+2​=1

הוכחה:
יהי ε>0\epsilon>0ε>0. אם נבחר δ=min⁡{12,4ε}\delta=\min\left\{ \frac{1}{2},4\epsilon \right\}δ=min{21​,4ε} אז לכל 0<∣x−1∣<δ0<|x-1|<\delta0<∣x−1∣<δ מתקיים:

∣3x+22x+3−1∣=∣3x+2−2x−32x+3∣=∣x−12x+3∣=∣x−1∣∣2x+3∣<δ∣2x+3∣\left| \frac{3x+2}{2x+3}-1 \right|=\left| \frac{3x+2-2x-3}{2x+3} \right|=\left| \frac{x-1}{2x+3} \right|=\frac{|x-1|}{|2x+3|}< \frac{\delta}{|2x+3|}​2x+33x+2​−1​=​2x+33x+2−2x−3​​=​2x+3x−1​​=∣2x+3∣∣x−1∣​<∣2x+3∣δ​

נקח δ≤12\delta\leq \frac{1}{2}δ≤21​. (מנסיונה של רבקה, לקחת 12\frac{1}{2}21​ עובד)

∣x−1∣<12  ⟹  −12<x−1<12|x-1|< \frac{1}{2} \implies -\frac{1}{2}<x-1< \frac{1}{2}∣x−1∣<21​⟹−21​<x−1<21​ −1<2x−2<1  ⟹  4<2x+3<6-1<2x-2<1 \implies 4<2x+3<6−1<2x−2<1⟹4<2x+3<6 4<∣2x+3∣<64<|2x+3|<64<∣2x+3∣<6

כעת, נחזור לאי השוויון שלנו:

δ∣2x+3∣<δ4≤ε\frac{\delta}{|2x+3|}< \frac{\delta}{4}\leq \epsilon∣2x+3∣δ​<4δ​≤ε

∎

תרגיל

צ"ל לפי הגדרה:

lim⁡x→12x−13x−4=−1\lim_{ x \to 1 } \frac{2x-1}{3x-4}=-1x→1lim​3x−42x−1​=−1

הוכחה:
יהי ε>0\epsilon>0ε>0. אם נבחר δ=min⁡{110,ε10}\delta=\min\left\{ \frac{1}{10}, \frac{\epsilon}{10} \right\}δ=min{101​,10ε​} אז לכל 0<∣x−1∣<δ0<|x-1|<\delta0<∣x−1∣<δ מתקיים:

∣2x−13x−4+1∣=∣2x−1+3x−43x−4∣=∣5x−53x−4∣=5∣x−1∣∣3x−4∣<5δ∣3x−4∣\left| \frac{2x-1}{3x-4}+1 \right|=\left| \frac{2x-1+3x-4}{3x-4} \right|=\left| \frac{5x-5}{3x-4} \right|=\frac{5\left| x-1 \right|}{|3x-4|}< \frac{5\delta}{|3x-4|}​3x−42x−1​+1​=​3x−42x−1+3x−4​​=​3x−45x−5​​=∣3x−4∣5∣x−1∣​<∣3x−4∣5δ​

נקח δ≤12\delta\leq \frac{1}{2}δ≤21​.

∣x−1∣<12  ⟹  −12<x−1<12  ⟹  −32<3x−3<32|x-1|< \frac{1}{2} \implies -\frac{1}{2}<x-1< \frac{1}{2} \implies -\frac{3}{2}<3x-3< \frac{3}{2}∣x−1∣<21​⟹−21​<x−1<21​⟹−23​<3x−3<23​

נראה כי במצב הזה לא נוכל להגיע למה שאנו רוצים.
נבחר δ≤110\delta\leq \frac{1}{10}δ≤101​.

∣x−1∣<110  ⟹  −110<x−1<110  ⟹  −310<3x−3<310|x-1|< \frac{1}{10} \implies -\frac{1}{10}<x-1< \frac{1}{10} \implies -\frac{3}{10}<3x-3< \frac{3}{10}∣x−1∣<101​⟹−101​<x−1<101​⟹−103​<3x−3<103​ −1.3=−1310<3x−4<−710=−0.7  ⟹  0.7<∣3x−4∣<1.3-1.3=-\frac{13}{10}<3x-4< -\frac{7}{10}=-0.7 \implies 0.7<|3x-4|<1.3−1.3=−1013​<3x−4<−107​=−0.7⟹0.7<∣3x−4∣<1.3

כעת, נחזור לאי השוויון שלנו:

5δ∣3x−4∣≤5δ0.7<10δ≤ε\frac{5\delta}{|3x-4|}\leq \frac{5\delta}{0.7}< 10\delta \leq \epsilon∣3x−4∣5δ​≤0.75δ​<10δ≤ε

∎

תרגיל

מצאו כי:

lim⁡x→3x=3\lim_{ x \to 3 } \sqrt{ x }=\sqrt{ 3 }x→3lim​x​=3​

הוכחה:
יהי ε>0\epsilon>0ε>0. אם נבחר δ=min⁡{3,3ε}\delta=\min\left\{ 3,\sqrt{ 3 }\epsilon \right\}δ=min{3,3​ε} אז לכל 0<∣x−3∣<δ0<|x-3|<\delta0<∣x−3∣<δ מתקיים:

∣x−3∣=∣x−3x+3∣=∣x−3∣x+3<δx+3<δ3≤ε|\sqrt{ x }-\sqrt{ 3 }|=\left| \frac{x-3}{\sqrt{ x }+\sqrt{ 3 }} \right|=\frac{|x-3|}{\sqrt{ x }+\sqrt{ 3 }}< \frac{\delta}{\sqrt{ x }+\sqrt{ 3 }}< \frac{\delta}{\sqrt{ 3 }}\leq \epsilon∣x​−3​∣=​x​+3​x−3​​=x​+3​∣x−3∣​<x​+3​δ​<3​δ​≤ε

נבחר δ≤3\delta\leq3δ≤3 כדי להבטיח שהביטוי תחת השורש מוגדר היטב.

−δ<x−3<δ  ⟹  3−δ<x<3+δ  ⟹  0<x<6-\delta<x-3<\delta \implies 3-\delta<x<3+\delta \implies 0<x<6−δ<x−3<δ⟹3−δ<x<3+δ⟹0<x<6

∎

תרגיל

נתונות 2 פונקציות f,gf,gf,g המוגדרות בסביבה נקובה של x=ax=ax=a.
הוכיחו לפי ההגדרה בלבד שאם lim⁡x→af(x)=L\lim_{ x \to a }f(x)=Llimx→a​f(x)=L וגם lim⁡x→ag(x)=∞\lim_{ x \to a }g(x)=\inftylimx→a​g(x)=∞ אז lim⁡x→af(x)g(x)=0\lim_{ x \to a } \frac{f(x)}{g(x)}=0limx→a​g(x)f(x)​=0

הוכחה:
יהי ε>0\epsilon>0ε>0.
(1)(1)(1) נתון כי lim⁡x→af(x)=L\lim_{ x \to a }f(x)=Llimx→a​f(x)=L ולכן, לכל ε1>0\epsilon_{1}>0ε1​>0קיים δ2>0\delta_{2}>0δ2​>0 כך שלכל 0<∣x−a∣<δ20<|x-a|<\delta_{2}0<∣x−a∣<δ2​ מתקיים ∣f(x)−L∣<ε1|f(x)-L|<\epsilon_{1}∣f(x)−L∣<ε1​.
לפי אי שוויון המשולשים: ∣f(x)∣−∣L∣<∣f(x)−L∣<ε1|f(x)|-|L|<|f(x)-L|<\epsilon_{1}∣f(x)∣−∣L∣<∣f(x)−L∣<ε1​ זה מתקיים ספציפית ל-ε1=1\epsilon_{1}=1ε1​=1 ולכן: ∣f(x)∣<1+∣L∣|f(x)|<1+|L|∣f(x)∣<1+∣L∣.
(2)(2)(2) נתון כי lim⁡x→ag(x)=∞\lim_{ x \to a }g(x)=\inftylimx→a​g(x)=∞ ולכן, לכל M>0M>0M>0 קיים δ1>0\delta_{1}>0δ1​>0 כך שלכל 0<∣x−a∣<δ10<|x-a|<\delta_{1}0<∣x−a∣<δ1​ מתקיים g(x)>Mg(x)>Mg(x)>M. לכן, 1g(x)<1M\frac{1}{g(x)}< \frac{1}{M}g(x)1​<M1​.
תנאי זה מתקיים בפרט עבור M=1+∣L∣εM=\frac{1+|L|}{\epsilon}M=ε1+∣L∣​. נקבל כי: 1∣g∣<ε1+∣L∣\frac{1}{|g|}< \frac{\epsilon}{1+|L|}∣g∣1​<1+∣L∣ε​.
לכן, אם נבחר δ=min⁡{δ1,δ2}\delta=\min\left\{ \delta_{1},\delta_{2} \right\}δ=min{δ1​,δ2​} אז לכל 0<∣x−a∣<δ0<|x-a|<\delta0<∣x−a∣<δ מתקיים:

∣f(x)g(x)−0∣<∣f(x)g(x)∣<(1)1+∣L∣∣g(x)∣<(2)(1+∣L∣)(ε1+∣L∣)=ε\left| \frac{f(x)}{g(x)}-0 \right|< \left| \frac{f(x)}{g(x)} \right|\underset{(1)}{<} \frac{1+|L|}{|g(x)|}\underset{(2)}{<} (1+|L|)\left( \frac{\epsilon}{1+|L|} \right)=\epsilon​g(x)f(x)​−0​<​g(x)f(x)​​(1)<​∣g(x)∣1+∣L∣​(2)<​(1+∣L∣)(1+∣L∣ε​)=ε

∎

שלילת ההגדרה

תרגיל

הראו לפי ההגדרה כי הגבול של f(x)=2x+3x+1f(x)=\frac{2x+3}{x+1}f(x)=x+12x+3​ כאשר x→3x\to3x→3 אינו 2.

הוכחה:

∣2x+3x+1−2∣=∣2x+3−2x−2x+1∣=1∣x+1∣\left| \frac{2x+3}{x+1}-2 \right|=\left| \frac{2x+3-2x-2}{x+1} \right|=\frac{1}{|x+1|}​x+12x+3​−2​=​x+12x+3−2x−2​​=∣x+1∣1​

נדרש כי לכל δ\deltaδ מתקיים: ∣x−3∣<δ|x-3|<\delta∣x−3∣<δ. לכן, נוכל לבחור x=3+δ2x=3+\frac{\delta}{2}x=3+2δ​ שמקיים את הדרישה.

1∣x+1∣=13+δ2+1=28+δ\frac{1}{|x+1|}=\frac{1}{3+\frac{\delta}{2}+1}=\frac{2}{8+\delta}∣x+1∣1​=3+2δ​+11​=8+δ2​

עבור δ≤2\delta\leq 2δ≤2 מתקיים: 28+δ>15\frac{2}{8+\delta}> \frac{1}{5}8+δ2​>51​.
קיים ε=15\epsilon=\frac{1}{5}ε=51​ עבור δ≤2\delta\leq 2δ≤2 נקח x=3+δ2x=3+\frac{\delta}{2}x=3+2δ​ ואכן מתקיים ∣x−3∣=δ2<δ|x-3|=\frac{\delta}{2}<\delta∣x−3∣=2δ​<δ.
עבור δ>2\delta>2δ>2 מתקיים, נקח x=3.5x=3.5x=3.5.

1∣x+1∣=14.5≥15\frac{1}{|x+1|}=\frac{1}{4.5} \geq \frac{1}{5}∣x+1∣1​=4.51​≥51​

לכן, התנאי מתקיים לכל δ\deltaδ.
∎

חישובי גבולות

תרגיל

מצאו את:

lim⁡x→13x2−x−2−3x2−x+4\lim_{ x \to 1 } \frac{3x^2-x-2}{-3x^2-x+4}x→1lim​−3x2−x+43x2−x−2​
x1,2=1±1+246=1±56={1−23x_{1,2}=\frac{1\pm \sqrt{ 1+24 }}{6}= \frac{1\pm5}{6}=\begin{cases} 1 \\ -\frac{2}{3} \end{cases}x1,2​=61±1+24​​=61±5​={1−32​​ x1,2=1±1+49−6=1±76={−431x_{1,2}=\frac{1\pm \sqrt{ 1+49 }}{-6}=\frac{1\pm 7}{6}=\begin{cases} -\frac{4}{3} \\ 1 \end{cases}x1,2​=−61±1+49​​=61±7​={−34​1​ lim⁡x→13x2−x−2−3x2−x+4=lim⁡x→13(x−1)(x+23)−3(x−1)(x+43)=−1+231+43=−57\lim_{ x \to 1 } \frac{3x^2-x-2}{-3x^2-x+4}=\lim_{ x \to 1 } \frac{3\cancel{ (x-1) }\left( x+\frac{2}{3} \right)}{-3\cancel{(x-1)}\left( x+\frac{4}{3} \right)}=- \frac{1+\frac{2}{3}}{1+\frac{4}{3}}=-\frac{5}{7}x→1lim​−3x2−x+43x2−x−2​=x→1lim​−3(x−1)(x+34​)3(x−1)(x+32​)​=−1+34​1+32​​=−75​
תרגיל

מצאו את:

lim⁡x→05+2x−5−2xx\lim_{ x \to 0 } \frac{\sqrt{ 5+2x }-\sqrt{ 5-2x }}{x}x→0lim​x5+2x​−5−2x​​
lim⁡x→05+2x−5−2xx=lim⁡x→05+2x−(5−2x)x(5+2x+5−2x)=lim⁡x→04xx(5+2x+5−2x)=425\lim_{ x \to 0 } \frac{\sqrt{ 5+2x }-\sqrt{ 5-2x }}{x}=\lim_{ x \to 0 } \frac{5+2x-(5-2x)}{x(\sqrt{ 5+2x }+\sqrt{ 5-2x })}=\lim_{ x \to 0 } \frac{4\cancel{ x }}{\cancel{ x }(\sqrt{ 5+2x }+\sqrt{ 5-2x })} =\frac{4}{2\sqrt{ 5 }}x→0lim​x5+2x​−5−2x​​=x→0lim​x(5+2x​+5−2x​)5+2x−(5−2x)​=x→0lim​x(5+2x​+5−2x​)4x​=25​4​
תרגיל

מצאו את:

lim⁡x→∞(x2+x−x2+1)\lim_{ x \to \infty } (\sqrt{ x^2+x }-\sqrt{ x^2+1 })x→∞lim​(x2+x​−x2+1​)
=lim⁡x→∞x2+x−(x2+1)x2+x+x2+1=lim⁡x→∞x−1x2+x+x2+1=lim⁡x→∞1−1x1+1x+1+1x2=12=\lim_{ x \to \infty } \frac{x^2+x-(x^2+1)}{\sqrt{ x^2+x }+\sqrt{ x^2+1 }}=\lim_{ x \to \infty } \frac{x-1}{\sqrt{ x^2+x }+\sqrt{ x^2+1 }}=\lim_{ x \to \infty } \frac{1-\frac{1}{x}}{\sqrt{ 1+\frac{1}{x} }+\sqrt{ 1+\frac{1}{x^2} }}=\frac{1}{2}=x→∞lim​x2+x​+x2+1​x2+x−(x2+1)​=x→∞lim​x2+x​+x2+1​x−1​=x→∞lim​1+x1​​+1+x21​​1−x1​​=21​
תרגיל

מצאו את:

lim⁡x→−∞(3x+9x2−7x+1)\lim_{ x \to -\infty } (3x+\sqrt{ 9x^2-7x+1 })x→−∞lim​(3x+9x2−7x+1​)
=lim⁡x→−∞9x2−(9x2−7x+1)3x−9x2−7x+1=lim⁡x→−∞7x−13x−9x2−7x+1=\lim_{ x \to -\infty } \frac{9x^2-(9x^2-7x+1)}{3x-\sqrt{ 9x^2-7x+1 }}=\lim_{ x \to -\infty } \frac{7x-1}{3x-\sqrt{ 9x^2-7x+1 }}=x→−∞lim​3x−9x2−7x+1​9x2−(9x2−7x+1)​=x→−∞lim​3x−9x2−7x+1​7x−1​ =lim⁡x→−∞−7+1x−3−9−7x+1x2=−7−3−3=76=\lim_{ x \to -\infty } \frac{-7+\frac{1}{x}}{-3-\sqrt{ 9-\frac{7}{x}+\frac{1}{x^2} }}=-\frac{7}{-3-3}=\frac{7}{6}=x→−∞lim​−3−9−x7​+x21​​−7+x1​​=−−3−37​=67​

עוד אופציה היא:

lim⁡x→−∞7x−13x−9x2−7x+1=lim⁡x→−∞7x−13x−x2(9−7x−1x2)=lim⁡x→−∞7x−13x−∣x∣9−7x+1x2\lim_{ x \to -\infty } \frac{7x-1}{3x-\sqrt{ 9x^2-7x+1 }}=\lim_{ x \to -\infty } \frac{7x-1}{3x-\sqrt{ x^2\left( 9-\frac{7}{x}-\frac{1}{x^2} \right) }}=\lim_{ x \to -\infty } \frac{7x-1}{3x-|x|\sqrt{ 9-\frac{7}{x}+\frac{1}{x^2} }}x→−∞lim​3x−9x2−7x+1​7x−1​=x→−∞lim​3x−x2(9−x7​−x21​)​7x−1​=x→−∞lim​3x−∣x∣9−x7​+x21​​7x−1​ =lim⁡x→−∞7x−13x+x9−7x+1x2=lim⁡x→−∞7−1x3+9−7x+1x2=76=\lim_{ x \to -\infty } \frac{7x-1}{3x+x\sqrt{ 9-\frac{7}{x}+\frac{1}{x^2} }}=\lim_{ x \to -\infty } \frac{7-\frac{1}{x}}{3+\sqrt{ 9-\frac{7}{x}+\frac{1}{x^2} }}= \frac{7}{6}=x→−∞lim​3x+x9−x7​+x21​​7x−1​=x→−∞lim​3+9−x7​+x21​​7−x1​​=67​
תרגיל

מצאו את:

lim⁡x→0∣x∣5[7∣x∣]\lim_{ x \to 0 } \frac{|x|}{5}\left[ \frac{7}{|x|} \right]x→0lim​5∣x∣​[∣x∣7​]
7∣x∣−1<[7∣x∣]≤7∣x∣\frac{7}{|x|}-1< \left[ \frac{7}{|x|} \right]\leq \frac{7}{|x|}∣x∣7​−1<[∣x∣7​]≤∣x∣7​ 75−∣x∣5<∣x∣5[7∣x∣]≤75\frac{7}{5}-\frac{|x|}{5}< \frac{|x|}{5}\left[ \frac{7}{|x|} \right]\leq \frac{7}{5}57​−5∣x∣​<5∣x∣​[∣x∣7​]≤57​

ולכן, לפי סנדוויץ, הגבול הוא 75\frac{7}{5}57​.

תרגיל

מצאו את:

lim⁡x→−1(2+x)sin⁡(7x+1)\lim_{ x \to -1 } (2+x)^{\sin (\frac{7}{x+1})}x→−1lim​(2+x)sin(x+17​)
(2+x)sin⁡(7x+1)=eln⁡(2+x)sin⁡(7x+1)=esin⁡(7x+1)ln⁡(2x+1)(2+x)^{\sin (\frac{7}{x+1})} =e^{\ln(2+x)^{\sin\left(\frac{7}{x+1}\right)}}=e^{\sin(\frac{7}{x+1})\ln(2x+1)}(2+x)sin(x+17​)=eln(2+x)sin(x+17​)=esin(x+17​)ln(2x+1)

אנו יודעים כי lim⁡x→−1sin⁡(7x+1)ln⁡(2x+1)=0\lim_{ x \to -1 }\sin\left( \frac{7}{x+1} \right)\ln(2x+1)=0limx→−1​sin(x+17​)ln(2x+1)=0 לפי חסומה כפול אפסה.
ולכן:

lim⁡n→∞esin⁡(7x+1)ln⁡(2x+1)=e0=1\lim_{ n \to \infty } e^{\sin(\frac{7}{x+1})\ln(2x+1)}=e^0=1n→∞lim​esin(x+17​)ln(2x+1)=e0=1

הגבול המיוחד

sin⁡xx⟶x→01\frac{\sin x}{x} \underset{x\to0}{\longrightarrow} 1xsinx​x→0⟶​1

אנו יודעים כי:

lim⁡f(x)→0sin⁡f(x)f(x)=1\lim_{ f(x) \to 0 } \frac{\sin f(x)}{f(x)}=1f(x)→0lim​f(x)sinf(x)​=1

לפי גבול מיוחד וגבול של הרכבה.
זאת אומרת ש:

sin⁡(x−7)x−7⟶x→71\frac{\sin(x-7)}{x-7}\underset{x\to7}{\longrightarrow} 1x−7sin(x−7)​x→7⟶​1
תרגיל

מצאו את:

lim⁡x→01−cos⁡x3x2\lim_{ x \to 0 } \frac{1-\cos x}{3x^2}x→0lim​3x21−cosx​
=lim⁡x→02sin⁡2x23x2=lim⁡x→02sin⁡2x23(x2)2⋅4=lim⁡x→016(sin⁡x2x2)2=\lim_{ x \to 0 } \frac{2\sin^2 \frac{x}{2}}{3x^2}=\lim_{ x \to 0 } \frac{2\sin^2 \frac{x}{2}}{3 \left( \frac{x}{2} \right)^2 \cdot 4}=\lim_{ x \to 0 } \frac{1}{6}\left( \frac{\sin \frac{x}{2}}{\frac{x}{2}} \right)^2=x→0lim​3x22sin22x​​=x→0lim​3(2x​)2⋅42sin22x​​=x→0lim​61​(2x​sin2x​​)2

לפי sin⁡x2x2⟶x→01\frac{\sin \frac{x}{2}}{\frac{x}{2}}\underset{x\to0}{\longrightarrow}12x​sin2x​​x→0⟶​1 הגבול הידוע וגבול של הרכבה.

תרגיל

מצאו את:

lim⁡x→0sin⁡5x−sin⁡3xsin⁡4x\lim_{ x \to 0 } \frac{\sin 5x-\sin 3x}{\sin 4x}x→0lim​sin4xsin5x−sin3x​
=lim⁡x→0sin⁡5x5x⋅5x−sin⁡3x3x⋅3xsin⁡4x4x⋅4x=lim⁡x→05sin⁡5x5x−3sin⁡3x3x4sin⁡4x4x=5−34=12=\lim_{ x \to 0 } \frac{\frac{\sin5x}{5x}\cdot 5x-\frac{\sin 3x}{3x}\cdot 3x}{\frac{\sin 4x}{4x}\cdot4x}=\lim_{ x \to 0 } \frac{5 \frac{\sin 5x}{5x}-3 \frac{\sin 3x}{3x}}{4 \frac{\sin4x}{4x}}= \frac{5-3}{4}=\frac{1}{2}=x→0lim​4xsin4x​⋅4x5xsin5x​⋅5x−3xsin3x​⋅3x​=x→0lim​44xsin4x​55xsin5x​−33xsin3x​​=45−3​=21​

לפי הגבול הידוע וגבול של הרכבה(לכל sin⁡kxkx\frac{\sin kx}{kx}kxsinkx​) וחשבון גבולות.

תרגיל (היה בבחינה)

מצאו את:

lim⁡x→0sin⁡2xln⁡(1+e3x2)\lim_{ x \to 0 } \sin^2x\ln(1+e^{\frac{3}{x^2}})x→0lim​sin2xln(1+ex23​)
=lim⁡x→0sin⁡2xln⁡(e3x2(e−3x2+1))=lim⁡x→0sin⁡2x(3x2+ln⁡(e−3x2+1))=\lim_{ x \to 0 } \sin^2x\ln\left( e^{\frac{3}{x^2}}\left( e^{\frac{-3}{x^2}}+1 \right) \right)=\lim_{ x \to 0 } \sin^2x\left( \frac{3}{x^2}+\ln(e^{-\frac{3}{x^2}}+1) \right)=x→0lim​sin2xln(ex23​(ex2−3​+1))=x→0lim​sin2x(x23​+ln(e−x23​+1)) =lim⁡x→03sin⁡2xx2+sin⁡2xln⁡(e−3x2+1)=3⋅12+0⋅0=3=\lim_{ x \to 0 } 3\frac{\sin^2x}{x^2}+ \sin^2 x\ln(e^{-\frac{3}{x^2}}+1)=3\cdot 1^2 + 0 \cdot 0=3=x→0lim​3x2sin2x​+sin2xln(e−x23​+1)=3⋅12+0⋅0=3
תרגיל (גם היה בבחינה)

מצאו את:

lim⁡x→1xsin⁡(x2−1)tan⁡(x3−1)\lim_{ x \to 1 } \frac{\sqrt{ x }\sin(x^2-1)}{\tan(x^3-1)}x→1lim​tan(x3−1)x​sin(x2−1)​

לכל x≠1x\neq1x=1:

xsin⁡(x2−1)tan⁡(x3−1)=xsin⁡(x2−1)sin⁡(x3−1)cos⁡(x3−1)\frac{\sqrt{ x }\sin(x^2-1)}{\tan(x^3-1)}=\frac{\sqrt{ x }\sin(x^2-1)}{\sin(x^3-1)}\cos(x^3-1)tan(x3−1)x​sin(x2−1)​=sin(x3−1)x​sin(x2−1)​cos(x3−1) x⟶x→11\sqrt{ x }\underset{x\to{1}}{\longrightarrow} 1x​x→1⟶​1 cos⁡(x3−1)⟶x→11\cos(x^3-1)\underset{x\to1}{\longrightarrow}1cos(x3−1)x→1⟶​1

כי x3−1→0x^3-1\to0x3−1→0 והרכבה.

sin⁡(x2−1)sin⁡(x3−1)=sin⁡(x2−1)x2−1⋅x3−1sin⁡(x3−1)⋅x2−1x3−1⟶x→11⋅1⋅23\frac{\sin(x^2-1)}{\sin(x^3-1)}=\frac{\sin(x^2-1)}{x^2-1}\cdot \frac{x^3-1}{\sin(x^3-1)}\cdot \frac{x^2-1}{x^3-1} \underset{x\to 1}{\longrightarrow} 1\cdot 1\cdot \frac{2}{3}sin(x3−1)sin(x2−1)​=x2−1sin(x2−1)​⋅sin(x3−1)x3−1​⋅x3−1x2−1​x→1⟶​1⋅1⋅32​ x2−1x3−1=(x−1)(x+1)(x−1)(x2+x+1)⟶x→123\frac{x^2-1}{x^3-1}=\frac{\cancel{ (x-1) }(x+1)}{\cancel{(x-1)}(x^2+x+1)}\underset{x\to 1}{\longrightarrow} \frac{2}{3}x3−1x2−1​=(x−1)(x2+x+1)(x−1)(x+1)​x→1⟶​32​ xsin⁡(x2−1)sin⁡(x3−1)cos⁡(x3−1)⟶x→11⋅23⋅1=23\frac{\sqrt{ x }\sin(x^2-1)}{\sin(x^3-1)}\cos(x^3-1)\underset{x\to1}{\longrightarrow} 1\cdot \frac{2}{3}\cdot 1=\frac{2}{3}sin(x3−1)x​sin(x2−1)​cos(x3−1)x→1⟶​1⋅32​⋅1=32​