Analysis Beispiele

$lim_{x \to 0} \frac{3 \sin (4 x)}{\sin (3 x)}$

Schritt 1

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

$3 lim_{x \to 0} \frac{\sin (4 x)}{\sin (3 x)}$

Schritt 2

Wende die Regel von de L’Hospital an.

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Schritt 2.1

Berechne den Grenzwert des Zählers und den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 2.1.1

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

$3 \frac{lim_{x \to 0} \sin (4 x)}{lim_{x \to 0} \sin (3 x)}$

Schritt 2.1.2

Berechne den Grenzwert des Zählers.

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Schritt 2.1.2.1

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 2.1.2.1.1

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

$3 \frac{\sin (lim_{x \to 0} 4 x)}{lim_{x \to 0} \sin (3 x)}$

Schritt 2.1.2.1.2

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

$3 \frac{\sin (4 lim_{x \to 0} x)}{lim_{x \to 0} \sin (3 x)}$

Schritt 2.1.2.2

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

$3 \frac{\sin (4 \cdot 0)}{lim_{x \to 0} \sin (3 x)}$

Schritt 2.1.2.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 2.1.2.3.1

Mutltipliziere $4$ mit $0$ .

$3 \frac{\sin (0)}{lim_{x \to 0} \sin (3 x)}$

Schritt 2.1.2.3.2

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

$3 \frac{0}{lim_{x \to 0} \sin (3 x)}$

Schritt 2.1.3

Berechne den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 2.1.3.1

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 2.1.3.1.1

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

$3 \frac{0}{\sin (lim_{x \to 0} 3 x)}$

Schritt 2.1.3.1.2

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

$3 \frac{0}{\sin (3 lim_{x \to 0} x)}$

Schritt 2.1.3.2

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

$3 \frac{0}{\sin (3 \cdot 0)}$

Schritt 2.1.3.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 2.1.3.3.1

Mutltipliziere $3$ mit $0$ .

$3 \frac{0}{\sin (0)}$

Schritt 2.1.3.3.2

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

$3 (\frac{0}{0})$

Schritt 2.1.3.3.3

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

Undefiniert

$3 (\frac{0}{0})$

Schritt 2.1.3.4

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

Undefiniert

$3 (\frac{0}{0})$

Schritt 2.1.4

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

Undefiniert

$3 (\frac{0}{0})$

Schritt 2.2

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.

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (4 x)}{\sin (3 x)} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\sin (4 x)]}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3

Bestimme die Ableitung des Zählers und des Nenners.

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Schritt 2.3.1

Differenziere den Zähler und Nenner.

$3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\sin (4 x)]}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3.2

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = \sin (x)$ und $g (x) = 4 x$ .

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Schritt 2.3.2.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u$ durch $4 x$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d u} [\sin (u)] \frac{d}{d x} [4 x]}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3.2.2

Die Ableitung von $\sin (u)$ nach $u$ ist $\cos (u)$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{\cos (u) \frac{d}{d x} [4 x]}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3.2.3

Ersetze alle $u$ durch $4 x$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{\cos (4 x) \frac{d}{d x} [4 x]}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3.3

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

$3 lim_{x \to 0} \frac{\cos (4 x) \cdot 4 \frac{d}{d x} [x]}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3.4

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

$3 lim_{x \to 0} \frac{\cos (4 x) \cdot 4 \cdot 1}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3.5

Mutltipliziere $4$ mit $1$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{\cos (4 x) \cdot 4}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3.6

Bringe $4$ auf die linke Seite von $\cos (4 x)$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{4 \cdot \cos (4 x)}{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}$

Schritt 2.3.7

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = \sin (x)$ und $g (x) = 3 x$ .

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Schritt 2.3.7.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u$ durch $3 x$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{4 \cos (4 x)}{\frac{d}{d u} [\sin (u)] \frac{d}{d x} [3 x]}$

Schritt 2.3.7.2

Die Ableitung von $\sin (u)$ nach $u$ ist $\cos (u)$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{4 \cos (4 x)}{\cos (u) \frac{d}{d x} [3 x]}$

Schritt 2.3.7.3

Ersetze alle $u$ durch $3 x$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{4 \cos (4 x)}{\cos (3 x) \frac{d}{d x} [3 x]}$

Schritt 2.3.8

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

$3 lim_{x \to 0} \frac{4 \cos (4 x)}{\cos (3 x) \cdot 3 \frac{d}{d x} [x]}$

Schritt 2.3.9

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

$3 lim_{x \to 0} \frac{4 \cos (4 x)}{\cos (3 x) \cdot 3 \cdot 1}$

Schritt 2.3.10

Mutltipliziere $3$ mit $1$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{4 \cos (4 x)}{\cos (3 x) \cdot 3}$

Schritt 2.3.11

Bringe $3$ auf die linke Seite von $\cos (3 x)$ .

$3 lim_{x \to 0} \frac{4 \cos (4 x)}{3 \cos (3 x)}$

Schritt 3

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 3.1

Ziehe den Term $\frac{4}{3}$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$3 (\frac{4}{3}) lim_{x \to 0} \frac{\cos (4 x)}{\cos (3 x)}$

Schritt 3.2

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

$3 (\frac{4}{3}) \frac{lim_{x \to 0} \cos (4 x)}{lim_{x \to 0} \cos (3 x)}$

Schritt 3.3

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

$3 (\frac{4}{3}) \frac{\cos (lim_{x \to 0} 4 x)}{lim_{x \to 0} \cos (3 x)}$

Schritt 3.4

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

$3 (\frac{4}{3}) \frac{\cos (4 lim_{x \to 0} x)}{lim_{x \to 0} \cos (3 x)}$

Schritt 3.5

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

$3 (\frac{4}{3}) \frac{\cos (4 lim_{x \to 0} x)}{\cos (lim_{x \to 0} 3 x)}$

Schritt 3.6

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

$3 (\frac{4}{3}) \frac{\cos (4 lim_{x \to 0} x)}{\cos (3 lim_{x \to 0} x)}$

Schritt 4

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

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Schritt 4.1

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

$3 (\frac{4}{3}) \frac{\cos (4 \cdot 0)}{\cos (3 lim_{x \to 0} x)}$

Schritt 4.2

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

$3 (\frac{4}{3}) \frac{\cos (4 \cdot 0)}{\cos (3 \cdot 0)}$

Schritt 5

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 5.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $3$ .

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Schritt 5.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$3 (\frac{4}{3}) \frac{\cos (4 \cdot 0)}{\cos (3 \cdot 0)}$

Schritt 5.1.2

Forme den Ausdruck um.

$4 \frac{\cos (4 \cdot 0)}{\cos (3 \cdot 0)}$

Schritt 5.2

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 5.2.1

Mutltipliziere $4$ mit $0$ .

$4 \frac{\cos (0)}{\cos (3 \cdot 0)}$

Schritt 5.2.2

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

$4 \frac{1}{\cos (3 \cdot 0)}$

Schritt 5.3

Vereinfache den Nenner.

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Schritt 5.3.1

Mutltipliziere $3$ mit $0$ .

$4 \frac{1}{\cos (0)}$

Schritt 5.3.2

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

$4 (\frac{1}{1})$

Schritt 5.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $1$ .

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Schritt 5.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$4 (\frac{1}{1})$

Schritt 5.4.2

Forme den Ausdruck um.

$4 \cdot 1$

Schritt 5.5

Mutltipliziere $4$ mit $1$ .

$4$