Analysis Beispiele

$lim_{x \to 0} \frac{x^{4} - 4 x^{3} + x^{2}}{x^{3} + x^{2} + x}$

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.

$\frac{lim_{x \to 0} x^{4} - 4 x^{3} + x^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

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.

$\frac{lim_{x \to 0} x^{4} - lim_{x \to 0} 4 x^{3} + lim_{x \to 0} x^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.2

Ziehe den Exponenten $4$ von $x^{4}$ aus dem Grenzwert durch Anwendung der Potenzregel für Grenzwerte.

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{4} - lim_{x \to 0} 4 x^{3} + lim_{x \to 0} x^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.3

Ziehe den Term $4$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{4} - 4 lim_{x \to 0} x^{3} + lim_{x \to 0} x^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.4

Ziehe den Exponenten $3$ von $x^{3}$ aus dem Grenzwert durch Anwendung der Potenzregel für Grenzwerte.

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{4} - 4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} + lim_{x \to 0} x^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.5

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

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{4} - 4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} + {(lim_{x \to 0} x)}^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.6

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

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Schritt 1.1.2.6.1

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

$\frac{0^{4} - 4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} + {(lim_{x \to 0} x)}^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.6.2

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

$\frac{0^{4} - 4 \cdot 0^{3} + {(lim_{x \to 0} x)}^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.6.3

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

$\frac{0^{4} - 4 \cdot 0^{3} + 0^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.7

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 1.1.2.7.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 1.1.2.7.1.1

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

$\frac{0 - 4 \cdot 0^{3} + 0^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.7.1.2

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

$\frac{0 - 4 \cdot 0 + 0^{2}}{lim_{x \to 0} x^{3} + x^{2} + x}$

Schritt 1.1.2.7.1.3

Mutltipliziere $- 4$ mit $0$ .

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

Schritt 1.1.2.7.1.4

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

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

Schritt 1.1.2.7.2

Addiere $0$ und $0$ .

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

Schritt 1.1.2.7.3

Addiere $0$ und $0$ .

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

Schritt 1.1.3

Berechne den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 1.1.3.1

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

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

Schritt 1.1.3.2

Ziehe den Exponenten $3$ von $x^{3}$ aus dem Grenzwert durch Anwendung der Potenzregel für Grenzwerte.

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

Schritt 1.1.3.3

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

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

Schritt 1.1.3.4

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

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Schritt 1.1.3.4.1

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

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

Schritt 1.1.3.4.2

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

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

Schritt 1.1.3.4.3

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

$\frac{0}{0^{3} + 0^{2} + 0}$

Schritt 1.1.3.5

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 1.1.3.5.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 1.1.3.5.1.1

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

$\frac{0}{0 + 0^{2} + 0}$

Schritt 1.1.3.5.1.2

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

$\frac{0}{0 + 0 + 0}$

Schritt 1.1.3.5.2

Addiere $0$ und $0$ .

$\frac{0}{0 + 0}$

Schritt 1.1.3.5.3

Addiere $0$ und $0$ .

$\frac{0}{0}$

Schritt 1.1.3.5.4

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

Undefiniert

$\frac{0}{0}$

Schritt 1.1.3.6

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.

$lim_{x \to 0} \frac{x^{4} - 4 x^{3} + x^{2}}{x^{3} + x^{2} + x} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{4} - 4 x^{3} + x^{2}]}{\frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x]}$

Schritt 1.3

Bestimme die Ableitung des Zählers und des Nenners.

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Schritt 1.3.1

Differenziere den Zähler und Nenner.

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{4} - 4 x^{3} + x^{2}]}{\frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x]}$

Schritt 1.3.2

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x^{4} - 4 x^{3} + x^{2}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [x^{2}]}{\frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x]}$

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 $n = 4$ .

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [x^{2}]}{\frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x]}$

Schritt 1.3.4

Berechne $\frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$ .

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Schritt 1.3.4.1

Da $- 4$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 4 x^{3}$ nach $x$ gleich $- 4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} - 4 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [x^{2}]}{\frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x]}$

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 $n = 3$ .

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} - 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [x^{2}]}{\frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x]}$

Schritt 1.3.4.3

Mutltipliziere $3$ mit $- 4$ .

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} - 12 x^{2} + \frac{d}{d x} [x^{2}]}{\frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x]}$

Schritt 1.3.5

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

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} - 12 x^{2} + 2 x}{\frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x]}$

Schritt 1.3.6

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x^{3} + x^{2} + x$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [x]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} - 12 x^{2} + 2 x}{\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.7

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 3$ .

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} - 12 x^{2} + 2 x}{3 x^{2} + \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.8

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

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} - 12 x^{2} + 2 x}{3 x^{2} + 2 x + \frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.9

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

$lim_{x \to 0} \frac{4 x^{3} - 12 x^{2} + 2 x}{3 x^{2} + 2 x + 1}$

Schritt 2

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 2.1

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

$\frac{lim_{x \to 0} 4 x^{3} - 12 x^{2} + 2 x}{lim_{x \to 0} 3 x^{2} + 2 x + 1}$

Schritt 2.2

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

$\frac{lim_{x \to 0} 4 x^{3} - lim_{x \to 0} 12 x^{2} + lim_{x \to 0} 2 x}{lim_{x \to 0} 3 x^{2} + 2 x + 1}$

Schritt 2.3

Ziehe den Term $4$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$\frac{4 lim_{x \to 0} x^{3} - lim_{x \to 0} 12 x^{2} + lim_{x \to 0} 2 x}{lim_{x \to 0} 3 x^{2} + 2 x + 1}$

Schritt 2.4

Ziehe den Exponenten $3$ von $x^{3}$ aus dem Grenzwert durch Anwendung der Potenzregel für Grenzwerte.

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - lim_{x \to 0} 12 x^{2} + lim_{x \to 0} 2 x}{lim_{x \to 0} 3 x^{2} + 2 x + 1}$

Schritt 2.5

Ziehe den Term $12$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - 12 lim_{x \to 0} x^{2} + lim_{x \to 0} 2 x}{lim_{x \to 0} 3 x^{2} + 2 x + 1}$

Schritt 2.6

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

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - 12 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + lim_{x \to 0} 2 x}{lim_{x \to 0} 3 x^{2} + 2 x + 1}$

Schritt 2.7

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

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - 12 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{lim_{x \to 0} 3 x^{2} + 2 x + 1}$

Schritt 2.8

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

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - 12 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{lim_{x \to 0} 3 x^{2} + lim_{x \to 0} 2 x + lim_{x \to 0} 1}$

Schritt 2.9

Ziehe den Term $3$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - 12 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{3 lim_{x \to 0} x^{2} + lim_{x \to 0} 2 x + lim_{x \to 0} 1}$

Schritt 2.10

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

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - 12 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{3 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + lim_{x \to 0} 2 x + lim_{x \to 0} 1}$

Schritt 2.11

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

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - 12 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{3 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x + lim_{x \to 0} 1}$

Schritt 2.12

Berechne den Grenzwert von $1$ , welcher konstant ist, wenn $x$ sich $0$ annähert.

$\frac{4 {(lim_{x \to 0} x)}^{3} - 12 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{3 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x + 1}$

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 $x$ .

$\frac{4 \cdot 0^{3} - 12 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{3 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x + 1}$

Schritt 3.2

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

$\frac{4 \cdot 0^{3} - 12 \cdot 0^{2} + 2 lim_{x \to 0} x}{3 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x + 1}$

Schritt 3.3

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

$\frac{4 \cdot 0^{3} - 12 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0}{3 {(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 2 lim_{x \to 0} x + 1}$

Schritt 3.4

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

$\frac{4 \cdot 0^{3} - 12 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0}{3 \cdot 0^{2} + 2 lim_{x \to 0} x + 1}$

Schritt 3.5

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

$\frac{4 \cdot 0^{3} - 12 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0}{3 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 4.1

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 4.1.1

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

$\frac{4 \cdot 0 - 12 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0}{3 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.1.2

Mutltipliziere $4$ mit $0$ .

$\frac{0 - 12 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0}{3 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.1.3

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

$\frac{0 - 12 \cdot 0 + 2 \cdot 0}{3 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.1.4

Mutltipliziere $- 12$ mit $0$ .

$\frac{0 + 0 + 2 \cdot 0}{3 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.1.5

Mutltipliziere $2$ mit $0$ .

$\frac{0 + 0 + 0}{3 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.1.6

Addiere $0 + 0$ und $0$ .

$\frac{0 + 0}{3 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.1.7

Addiere $0$ und $0$ .

$\frac{0}{3 \cdot 0^{2} + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.2

Vereinfache den Nenner.

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Schritt 4.2.1

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

$\frac{0}{3 \cdot 0 + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.2.2

Mutltipliziere $3$ mit $0$ .

$\frac{0}{0 + 2 \cdot 0 + 1}$

Schritt 4.2.3

Mutltipliziere $2$ mit $0$ .

$\frac{0}{0 + 0 + 1}$

Schritt 4.2.4

Addiere $0$ und $0$ .

$\frac{0}{0 + 1}$

Schritt 4.2.5

Addiere $0$ und $1$ .

$\frac{0}{1}$

Schritt 4.3

Dividiere $0$ durch $1$ .

$0$