Analysis Beispiele

$lim_{x \to 0} \frac{\tan (5 x)}{x}$

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.

$\frac{lim_{x \to 0} \tan (5 x)}{lim_{x \to 0} x}$

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

Bringe den Grenzwert in die trigonometrische Funktion, da der Tangens stetig ist.

$\frac{\tan (lim_{x \to 0} 5 x)}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.1.2

Ziehe den Term $5$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$\frac{\tan (5 lim_{x \to 0} x)}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.2

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

$\frac{\tan (5 \cdot 0)}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 1.1.2.3.1

Mutltipliziere $5$ mit $0$ .

$\frac{\tan (0)}{lim_{x \to 0} x}$

Schritt 1.1.2.3.2

Der genau Wert von $\tan (0)$ ist $0$ .

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

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.

$lim_{x \to 0} \frac{\tan (5 x)}{x} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\tan (5 x)]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3

Bestimme die Ableitung des Zählers und des Nenners.

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Schritt 1.3.1

Differenziere den Zähler und Nenner.

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\tan (5 x)]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.2

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = \tan (x)$ und $g (x) = 5 x$ .

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Schritt 1.3.2.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u$ durch $5 x$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d u} [\tan (u)] \frac{d}{d x} [5 x]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.2.2

Die Ableitung von $\tan (u)$ nach $u$ ist $\sec^{2} (u)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (u) \frac{d}{d x} [5 x]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.2.3

Ersetze alle $u$ durch $5 x$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (5 x) \frac{d}{d x} [5 x]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.3

Da $5$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $5 x$ nach $x$ gleich $5 \frac{d}{d x} [x]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (5 x) (5 \frac{d}{d x} [x])}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.4

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

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (5 x) (5 \cdot 1)}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.5

Mutltipliziere $5$ mit $1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (5 x) \cdot 5}{\frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 1.3.6

Bringe $5$ auf die linke Seite von $\sec^{2} (5 x)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{5 \cdot \sec^{2} (5 x)}{\frac{d}{d x} [x]}$

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 $n = 1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{5 \sec^{2} (5 x)}{1}$

Schritt 1.4

Dividiere $5 \sec^{2} (5 x)$ durch $1$ .

$lim_{x \to 0} 5 \sec^{2} (5 x)$

Schritt 2

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 2.1

Ziehe den Term $5$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$5 lim_{x \to 0} \sec^{2} (5 x)$

Schritt 2.2

Ziehe den Exponenten $2$ von $\sec^{2} (5 x)$ aus dem Grenzwert durch Anwendung der Potenzregel für Grenzwerte.

$5 {(lim_{x \to 0} \sec (5 x))}^{2}$

Schritt 2.3

Bringe den Grenzwert in die trigonometrische Funktion, da der Sekans ist stetig.

$5 \sec^{2} (lim_{x \to 0} 5 x)$

Schritt 2.4

Ziehe den Term $5$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$5 \sec^{2} (5 lim_{x \to 0} x)$

Schritt 3

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

$5 \sec^{2} (5 \cdot 0)$

Schritt 4

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 4.1

Mutltipliziere $5$ mit $0$ .

$5 \sec^{2} (0)$

Schritt 4.2

Der genau Wert von $\sec (0)$ ist $1$ .

$5 \cdot 1^{2}$

Schritt 4.3

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$5 \cdot 1$

Schritt 4.4

Mutltipliziere $5$ mit $1$ .

$5$