¿Cómo encuentra [math] \ lim_ {x \ to \ infty} \ dfrac {\ cot \ frac {1} {4x}} {\ csc \ frac {1} {3x}} [/ math]?

Queremos [math] \ lim_ {x \ to \ infty} \ frac {\ cot \ frac {1} {4x}} {\ csc \ frac {1} {3x}}. [/ Math]

Las cosas generalmente se vuelven más simples cuando la tendencia al infinito se reemplaza por la tendencia a cero. Entonces, deje que [math] y = \ frac {1} {x}. [/ Math]

Entonces, y tiende a cero como x tiende a infinito.

[matemáticas] \ Rightarrow \ qquad \ lim_ {x \ to \ infty} \ frac {\ cot \ frac {1} {4x}} {\ csc \ frac {1} {3x}} = \ lim_ {y \ to 0 } \ frac {\ cot \ frac {y} {4}} {\ csc \ frac {y} {3}} = \ lim_ {y \ to 0} \ cot \ frac {y} {4} \ left (\ frac {1} {\ csc \ frac {y} {3}} \ right) [/ math]

[matemáticas] = \ lim_ {y \ a 0} \ left (\ frac {1} {\ tan \ frac {y} {4}} \ right) \ sin \ frac {y} {3} = \ lim_ {y \ a 0} \ left (\ frac {4} {y} \ right) \ left (\ frac {\ frac {y} {4}} {\ tan \ frac {y} {4}} \ right) \ left (\ frac {y} {3} \ right) \ left (\ frac {\ sin \ frac {y} {3}} {\ frac {y} {3}} \ right) [/ math]

[matemáticas] = \ left (\ frac {4} {3} \ right) \ times \ lim_ {y \ to 0} \ left (\ frac {\ frac {y} {4}} {\ tan \ frac {y } {4}} \ right) \ times \ lim_ {y \ to 0} \ left (\ frac {\ sin \ frac {y} {3}} {\ frac {y} {3}} \ right) = \ frac {4} {3} [/ matemáticas]

Esto es un poco ofuscado. Vamos a ofuscarnos:

reemplace [matemática] x [/ matemática] con [matemática] \ frac {12} {x} [/ matemática]:

[matemáticas] \ lim_ {x \ a 0} \ frac {\ cot (3x)} {\ mathrm {cosec} (4x)} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ lim_ {x \ a 0} \ frac {\ sin (4x)} {\ tan (3x)} [/ matemáticas]

Si aún no es bastante obvio, la regla de L’Hospital te lo dará:

[matemáticas] \ frac {4} {3} [/ matemáticas]

Versión corta y dulce; como [matemática] x \ a \ infty [/ matemática], [matemática] \ frac {1} {4x} \ a 0, \ tan (\ frac {1} {4x}) \ a \ frac {1} {4x }, \ cot (\ frac {1} {4x}) \ a 4x [/ math]

Como [math] x \ to \ infty, \ frac {1} {3x} \ to 0, \ sin (\ frac {1} {3x}) \ to \ frac {1} {3x}, \ mathrm {cosec} (\ frac {1} {3x}) \ a 3x [/ math]

Entonces, el límite tiende a [matemática] \ frac {4x} {3x} [/ matemática], o [matemática] \ frac {4} {3} [/ matemática]

[matemáticas] \ begin {align} L & = \ lim_ \ limits {x \ to \ infty} \ dfrac {\ cot \ dfrac1 {4x}} {\ csc \ dfrac1 {3x}} \\\ text {Let} & y = \ dfrac1x \\ L & = \ lim_ \ limits {y \ a 0} \ dfrac {\ cot \ dfrac y4} {\ csc \ dfrac y3} \\ & = \ lim_ \ limits {y \ to0} \ dfrac {\ csc \ dfrac y4} {\ sec \ dfrac y4 \ cdot \ csc \ dfrac y3} \\ & = \ lim_ \ limits {y \ to0} \ dfrac {\ sin \ dfrac y3 \ cos \ dfrac y4} {\ sin \ dfrac y4} \\ & = \ lim_ \ limits {y \ to0} \ dfrac {\ dfrac y3 \ sqrt {1- \ dfrac {y ^ 2} {16}}} {\ dfrac y4} \ qquad [\ porque \ text {Para} \ theta \ approx 0, \ sin \ theta \ approx \ tan \ theta \ approx \ theta] \\ & = \ dfrac43 \ end {align} \ tag * {} [/ math]

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