Analysis Beispiele

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} + 2 x}{\sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1

Wende die Regel von de L’Hospital an.

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Schritt 1.1

Berechne den Grenzwert des Zählers und den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 1.1.1

Bilde den Grenzwert für den Zähler und den Grenzwert für den Nenner.

$\frac{lim_{x \to 0} x^{2} + 2 x}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.2

Berechne den Grenzwert des Zählers.

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Schritt 1.1.2.1

Zerlege den Grenzwert unter Anwendung der Summenregel für Grenzwerte auf den Grenzwert, wenn $x$ sich an $0$ annähert.

$\frac{lim_{x \to 0} x^{2} + lim_{x \to 0} 2 x}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.2.2

Ziehe den Exponenten $2$ von $x^{2}$ aus dem Grenzwert durch Anwendung der Potenzregel für Grenzwerte.

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} + lim_{x \to 0} 2 x}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.2.3

Ziehe den Term $2$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.2.4

Berechne die Grenzwerte durch Einsetzen von $0$ für alle $x$ .

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Schritt 1.1.2.4.1

Berechne den Grenzwert von $x$ durch Einsetzen von $0$ für $x$ .

$\frac{0^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.2.4.2

Berechne den Grenzwert von $x$ durch Einsetzen von $0$ für $x$ .

$\frac{0^{2} + 2 \cdot 0}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.2.5

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 1.1.2.5.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 1.1.2.5.1.1

$0$ zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt $0$ .

$\frac{0 + 2 \cdot 0}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.2.5.1.2

Mutltipliziere $2$ mit $0$ .

$\frac{0 + 0}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.2.5.2

Addiere $0$ und $0$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - 3}$

Schritt 1.1.3

Berechne den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 1.1.3.1

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 1.1.3.1.1

Zerlege den Grenzwert unter Anwendung der Summenregel für Grenzwerte auf den Grenzwert, wenn $x$ sich an $0$ annähert.

$\frac{0}{lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9} - lim_{x \to 0} 3}$

Schritt 1.1.3.1.2

Bringe den Grenzwert unter das Wurzelzeichen.

$\frac{0}{\sqrt{lim_{x \to 0} x + 9} - lim_{x \to 0} 3}$

Schritt 1.1.3.1.3

Zerlege den Grenzwert unter Anwendung der Summenregel für Grenzwerte auf den Grenzwert, wenn $x$ sich an $0$ annähert.

$\frac{0}{\sqrt{lim_{x \to 0} x + lim_{x \to 0} 9} - lim_{x \to 0} 3}$

Schritt 1.1.3.1.4

Berechne den Grenzwert von $9$ , welcher konstant ist, wenn $x$ sich $0$ annähert.

$\frac{0}{\sqrt{lim_{x \to 0} x + 9} - lim_{x \to 0} 3}$

Schritt 1.1.3.1.5

Berechne den Grenzwert von $3$ , welcher konstant ist, wenn $x$ sich $0$ annähert.

$\frac{0}{\sqrt{lim_{x \to 0} x + 9} - 1 \cdot 3}$

Schritt 1.1.3.2

Berechne den Grenzwert von $x$ durch Einsetzen von $0$ für $x$ .

$\frac{0}{\sqrt{0 + 9} - 1 \cdot 3}$

Schritt 1.1.3.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 1.1.3.3.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 1.1.3.3.1.1

Addiere $0$ und $9$ .

$\frac{0}{\sqrt{9} - 1 \cdot 3}$

Schritt 1.1.3.3.1.2

Schreibe $9$ als $3^{2}$ um.

$\frac{0}{\sqrt{3^{2}} - 1 \cdot 3}$

Schritt 1.1.3.3.1.3

Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.

$\frac{0}{3 - 1 \cdot 3}$

Schritt 1.1.3.3.1.4

Mutltipliziere $- 1$ mit $3$ .

$\frac{0}{3 - 3}$

Schritt 1.1.3.3.2

Subtrahiere $3$ von $3$ .

$\frac{0}{0}$

Schritt 1.1.3.3.3

Der Ausdruck enthält eine Division durch $0$ . Der Ausdruck ist nicht definiert.

Undefiniert

$\frac{0}{0}$

Schritt 1.1.3.4

Der Ausdruck enthält eine Division durch $0$ . Der Ausdruck ist nicht definiert.

Undefiniert

$\frac{0}{0}$

Schritt 1.1.4

Der Ausdruck enthält eine Division durch $0$ . Der Ausdruck ist nicht definiert.

Undefiniert

$\frac{0}{0}$

Schritt 1.2

Da $\frac{0}{0}$ unbestimmt ist, wende die Regel von L'Hospital an. Die Regel von L'Hospital besagt, dass der Grenzwert eines Quotienten von Funktionen gleich dem Grenzwert des Quotienten ihrer Ableitungen ist.

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} + 2 x}{\sqrt{x + 9} - 3} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{2} + 2 x]}{\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9} - 3]}$

Schritt 1.3

Bestimme die Ableitung des Zählers und des Nenners.

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Schritt 1.3.1

Differenziere den Zähler und Nenner.

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{2} + 2 x]}{\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9} - 3]}$

Schritt 1.3.2

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x^{2} + 2 x$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [2 x]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [2 x]}{\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9} - 3]}$

Schritt 1.3.3

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 2$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + \frac{d}{d x} [2 x]}{\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9} - 3]}$

Schritt 1.3.4

Berechne $\frac{d}{d x} [2 x]$ .

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Schritt 1.3.4.1

Da $2$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $2 x$ nach $x$ gleich $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2 \frac{d}{d x} [x]}{\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9} - 3]}$

Schritt 1.3.4.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2 \cdot 1}{\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9} - 3]}$

Schritt 1.3.4.3

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9} - 3]}$

Schritt 1.3.5

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $\sqrt{x + 9} - 3$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9}] + \frac{d}{d x} [- 3]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9}] + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6

Berechne $\frac{d}{d x} [\sqrt{x + 9}]$ .

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Schritt 1.3.6.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{x + 9}$ als ${(x + 9)}^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{d}{d x} [{(x + 9)}^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.2

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ und $g (x) = x + 9$ .

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Schritt 1.3.6.2.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u$ durch $x + 9$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [x + 9] + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.2.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ gleich $n u^{n - 1}$ ist mit $n = \frac{1}{2}$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [x + 9] + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.2.3

Ersetze alle $u$ durch $x + 9$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [x + 9] + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.3

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x + 9$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [9]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{1}{2} - 1} (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [9]) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.4

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{1}{2} - 1} (1 + \frac{d}{d x} [9]) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.5

Da $9$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $9$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{1}{2} - 1} (1 + 0) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.6

Um $- 1$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} (1 + 0) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.7

Kombiniere $- 1$ und $\frac{2}{2}$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} (1 + 0) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.8

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} (1 + 0) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.9

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 1.3.6.9.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $2$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{1 - 2}{2}} (1 + 0) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.9.2

Subtrahiere $2$ von $1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{\frac{- 1}{2}} (1 + 0) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.10

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{- \frac{1}{2}} (1 + 0) + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.11

Addiere $1$ und $0$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2} {(x + 9)}^{- \frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.12

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und ${(x + 9)}^{- \frac{1}{2}}$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{{(x + 9)}^{- \frac{1}{2}}}{2} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.13

Mutltipliziere $\frac{{(x + 9)}^{- \frac{1}{2}}}{2}$ mit $1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{{(x + 9)}^{- \frac{1}{2}}}{2} + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.6.14

Bringe ${(x + 9)}^{- \frac{1}{2}}$ in den Nenner mit Hilfe der Regel des negativen Exponenten $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2 {(x + 9)}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 3]}$

Schritt 1.3.7

Da $- 3$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 3$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2 {(x + 9)}^{\frac{1}{2}}} + 0}$

Schritt 1.3.8

Addiere $\frac{1}{2 {(x + 9)}^{\frac{1}{2}}}$ und $0$ .

$lim_{x \to 0} \frac{2 x + 2}{\frac{1}{2 {(x + 9)}^{\frac{1}{2}}}}$

Schritt 1.4

Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.

$lim_{x \to 0} (2 x + 2) (2 {(x + 9)}^{\frac{1}{2}})$

Schritt 1.5

Schreibe ${(x + 9)}^{\frac{1}{2}}$ als $\sqrt{x + 9}$ um.

$lim_{x \to 0} (2 x + 2) (2 \sqrt{x + 9})$

Schritt 2

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 2.1

Ziehe den Term $2$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$2 lim_{x \to 0} (2 x + 2) \sqrt{x + 9}$

Schritt 2.2

Zerlege den Grenzwert unter Anwendung der Produktregel für Grenzwerte auf den Grenzwert, wenn $x$ sich an $0$ annähert.

$2 lim_{x \to 0} 2 x + 2 \cdot lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9}$

Schritt 2.3

Zerlege den Grenzwert unter Anwendung der Summenregel für Grenzwerte auf den Grenzwert, wenn $x$ sich an $0$ annähert.

$2 (lim_{x \to 0} 2 x + lim_{x \to 0} 2) \cdot lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9}$

Schritt 2.4

Ziehe den Term $2$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$2 (2 lim_{x \to 0} x + lim_{x \to 0} 2) \cdot lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9}$

Schritt 2.5

Berechne den Grenzwert von $2$ , welcher konstant ist, wenn $x$ sich $0$ annähert.

$2 (2 lim_{x \to 0} x + 2) \cdot lim_{x \to 0} \sqrt{x + 9}$

Schritt 2.6

Bringe den Grenzwert unter das Wurzelzeichen.

$2 (2 lim_{x \to 0} x + 2) \cdot \sqrt{lim_{x \to 0} x + 9}$

Schritt 2.7

Zerlege den Grenzwert unter Anwendung der Summenregel für Grenzwerte auf den Grenzwert, wenn $x$ sich an $0$ annähert.

$2 (2 lim_{x \to 0} x + 2) \cdot \sqrt{lim_{x \to 0} x + lim_{x \to 0} 9}$

Schritt 2.8

Berechne den Grenzwert von $9$ , welcher konstant ist, wenn $x$ sich $0$ annähert.

$2 (2 lim_{x \to 0} x + 2) \cdot \sqrt{lim_{x \to 0} x + 9}$

Schritt 3

Berechne die Grenzwerte durch Einsetzen von $0$ für alle $x$ .

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Schritt 3.1

Berechne den Grenzwert von $x$ durch Einsetzen von $0$ für $x$ .

$2 (2 \cdot 0 + 2) \cdot \sqrt{lim_{x \to 0} x + 9}$

Schritt 3.2

Berechne den Grenzwert von $x$ durch Einsetzen von $0$ für $x$ .

$2 (2 \cdot 0 + 2) \cdot \sqrt{0 + 9}$

Schritt 4

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 4.1

Mutltipliziere $2$ mit $0$ .

$2 (0 + 2) \cdot \sqrt{0 + 9}$

Schritt 4.2

Addiere $0$ und $2$ .

$2 \cdot 2 \cdot \sqrt{0 + 9}$

Schritt 4.3

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$4 \cdot \sqrt{0 + 9}$

Schritt 4.4

Addiere $0$ und $9$ .

$4 \cdot \sqrt{9}$

Schritt 4.5

Schreibe $9$ als $3^{2}$ um.

$4 \cdot \sqrt{3^{2}}$

Schritt 4.6

Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.

$4 \cdot 3$

Schritt 4.7

Mutltipliziere $4$ mit $3$ .

$12$