Analysis Beispiele

$lim_{x \to 0} \frac{x \cdot 3^{x}}{3^{x} - 1}$

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.

$\frac{lim_{x \to 0} x \cdot 3^{x}}{lim_{x \to 0} 3^{x} - 1}$

Schritt 1.1.2

Berechne den Grenzwert des Zählers.

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Schritt 1.1.2.1

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

$\frac{lim_{x \to 0} x \cdot lim_{x \to 0} 3^{x}}{lim_{x \to 0} 3^{x} - 1}$

Schritt 1.1.2.2

Bringe den Grenzwert in den Exponenten.

$\frac{lim_{x \to 0} x \cdot 3^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} 3^{x} - 1}$

Schritt 1.1.2.3

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

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Schritt 1.1.2.3.1

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

$\frac{0 \cdot 3^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} 3^{x} - 1}$

Schritt 1.1.2.3.2

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

$\frac{0 \cdot 3^{0}}{lim_{x \to 0} 3^{x} - 1}$

Schritt 1.1.2.4

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 1.1.2.4.1

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

$\frac{0 \cdot 1}{lim_{x \to 0} 3^{x} - 1}$

Schritt 1.1.2.4.2

Mutltipliziere $0$ mit $1$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0} 3^{x} - 1}$

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.

$\frac{0}{lim_{x \to 0} 3^{x} - lim_{x \to 0} 1}$

Schritt 1.1.3.1.2

Bringe den Grenzwert in den Exponenten.

$\frac{0}{3^{lim_{x \to 0} x} - lim_{x \to 0} 1}$

Schritt 1.1.3.1.3

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

$\frac{0}{3^{lim_{x \to 0} x} - 1 \cdot 1}$

Schritt 1.1.3.2

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

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

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

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

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

Schritt 1.1.3.3.1.2

Mutltipliziere $- 1$ mit $1$ .

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

Schritt 1.1.3.3.2

Subtrahiere $1$ von $1$ .

$\frac{0}{0}$

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.

$lim_{x \to 0} \frac{x \cdot 3^{x}}{3^{x} - 1} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x \cdot 3^{x}]}{\frac{d}{d x} [3^{x} - 1]}$

Schritt 1.3

Bestimme die Ableitung des Zählers und des Nenners.

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Schritt 1.3.1

Differenziere den Zähler und Nenner.

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x \cdot 3^{x}]}{\frac{d}{d x} [3^{x} - 1]}$

Schritt 1.3.2

Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ gleich $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ ist mit $f (x) = x$ und $g (x) = 3^{x}$ .

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

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 $a$ = $3$ .

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

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 $n = 1$ .

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

Schritt 1.3.5

Mutltipliziere $3^{x}$ mit $1$ .

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

Schritt 1.3.6

Vereinfache.

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Schritt 1.3.6.1

Stelle die Terme um.

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

Schritt 1.3.6.2

Stelle die Faktoren in $3^{x} x \ln (3) + 3^{x}$ um.

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

Schritt 1.3.7

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $3^{x} - 1$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [3^{x}] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

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

Schritt 1.3.8

Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ gleich $a^{x} \ln (a)$ ist, wobei $a$ = $3$ .

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

Schritt 1.3.9

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

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

Schritt 1.3.10

Addiere $3^{x} \ln (3)$ und $0$ .

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

Schritt 2

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 2.1

Ziehe den Term $\frac{1}{\ln (3)}$ aus dem Grenzwert, da er konstant bezüglich $x$ ist.

$\frac{1}{\ln (3)} lim_{x \to 0} \frac{x \cdot 3^{x} \ln (3) + 3^{x}}{3^{x}}$

Schritt 2.2

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{lim_{x \to 0} x \cdot 3^{x} \ln (3) + 3^{x}}{lim_{x \to 0} 3^{x}}$

Schritt 2.3

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{lim_{x \to 0} x \cdot 3^{x} \ln (3) + lim_{x \to 0} 3^{x}}{lim_{x \to 0} 3^{x}}$

Schritt 2.4

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) lim_{x \to 0} x \cdot 3^{x} + lim_{x \to 0} 3^{x}}{lim_{x \to 0} 3^{x}}$

Schritt 2.5

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) lim_{x \to 0} x \cdot lim_{x \to 0} 3^{x} + lim_{x \to 0} 3^{x}}{lim_{x \to 0} 3^{x}}$

Schritt 2.6

Bringe den Grenzwert in den Exponenten.

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) lim_{x \to 0} x \cdot 3^{lim_{x \to 0} x} + lim_{x \to 0} 3^{x}}{lim_{x \to 0} 3^{x}}$

Schritt 2.7

Bringe den Grenzwert in den Exponenten.

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) lim_{x \to 0} x \cdot 3^{lim_{x \to 0} x} + 3^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} 3^{x}}$

Schritt 2.8

Bringe den Grenzwert in den Exponenten.

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) lim_{x \to 0} x \cdot 3^{lim_{x \to 0} x} + 3^{lim_{x \to 0} x}}{3^{lim_{x \to 0} x}}$

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 $x$ .

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) \cdot 0 \cdot 3^{lim_{x \to 0} x} + 3^{lim_{x \to 0} x}}{3^{lim_{x \to 0} x}}$

Schritt 3.2

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) \cdot 0 \cdot 3^{0} + 3^{lim_{x \to 0} x}}{3^{lim_{x \to 0} x}}$

Schritt 3.3

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) \cdot 0 \cdot 3^{0} + 3^{0}}{3^{lim_{x \to 0} x}}$

Schritt 3.4

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{\ln (3) \cdot 0 \cdot 3^{0} + 3^{0}}{3^{0}}$

Schritt 4

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 4.1

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 4.1.1

Mutltipliziere $\ln (3)$ mit $0$ .

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{0 \cdot 3^{0} + 3^{0}}{3^{0}}$

Schritt 4.1.2

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{0 \cdot 1 + 3^{0}}{3^{0}}$

Schritt 4.1.3

Mutltipliziere $0$ mit $1$ .

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{0 + 3^{0}}{3^{0}}$

Schritt 4.1.4

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{0 + 1}{3^{0}}$

Schritt 4.1.5

Addiere $0$ und $1$ .

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{1}{3^{0}}$

Schritt 4.2

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

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{1}{1}$

Schritt 4.3

Kürze den gemeinsamen Faktor von $1$ .

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Schritt 4.3.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot \frac{1}{1}$

Schritt 4.3.2

Forme den Ausdruck um.

$\frac{1}{\ln (3)} \cdot 1$

Schritt 4.4

Mutltipliziere $\frac{1}{\ln (3)}$ mit $1$ .

$\frac{1}{\ln (3)}$

Schritt 5

Das Ergebnis kann in mehreren Formen wiedergegeben werden.

Exakte Form:

$\frac{1}{\ln (3)}$

Dezimalform:

$0.91023922 \dots$