Analysis Beispiele

$lim_{x \to 0} \frac{a^{x} - 1}{x}$

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.

$\frac{lim_{x \to 0} a^{x} - 1}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2

Berechne den Grenzwert des Zählers.

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Schritt 1.1.2.1

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 1.1.2.1.1

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

$\frac{lim_{x \to 0} a^{x} - lim_{x \to 0} 1}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.1.2

Bringe den Grenzwert in den Exponenten.

$\frac{a^{lim_{x \to 0} x} - lim_{x \to 0} 1}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.1.3

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

$\frac{a^{lim_{x \to 0} x} - 1 \cdot 1}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.2

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

$\frac{a^{0} - 1 \cdot 1}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 1.1.2.3.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 1.1.2.3.1.1

Alles, was mit $0$ potenziert wird, ist $1$ .

$\frac{1 - 1 \cdot 1}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.3.1.2

Mutltipliziere $- 1$ mit $1$ .

$\frac{1 - 1}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.3.2

Subtrahiere $1$ von $1$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.3

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

$\frac{0}{0}$

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.

$lim_{x \to 0} \frac{a^{x} - 1}{x} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [a^{x} - 1]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3

Bestimme die Ableitung des Zählers und des Nenners.

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Schritt 1.3.1

Differenziere den Zähler und Nenner.

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [a^{x} - 1]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.2

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $a^{x} - 1$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [a^{x}] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [a^{x}] + \frac{d}{d x} [- 1]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.3

Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ gleich $a^{x} \ln (a)$ ist, wobei $a$ = $a$ .

$lim_{x \to 0} \frac{a^{x} \ln (a) + \frac{d}{d x} [- 1]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.4

Da $- 1$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 1$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$lim_{x \to 0} \frac{a^{x} \ln (a) + 0}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.5

Addiere $a^{x} \ln (a)$ und $0$ .

$lim_{x \to 0} \frac{a^{x} \ln (a)}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.6

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

$lim_{x \to 0} \frac{a^{x} \ln (a)}{1}$

Schritt 1.4

Dividiere $a^{x} \ln (a)$ durch $1$ .

$lim_{x \to 0} a^{x} \ln (a)$

Schritt 2

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 2.1

Ziehe den Term $\ln (a)$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$\ln (a) lim_{x \to 0} a^{x}$

Schritt 2.2

Bringe den Grenzwert in den Exponenten.

$\ln (a) a^{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 3

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

$\ln (a) a^{0}$

Schritt 4

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 4.1

Alles, was mit $0$ potenziert wird, ist $1$ .

$\ln (a) \cdot 1$

Schritt 4.2

Mutltipliziere $\ln (a)$ mit $1$ .

$\ln (a)$