Analysis Beispiele

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (3 x)}{\sin (5 x)}$

Schritt 1

Multipliziere Zähler und Nenner mit $5 x$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (3 x) \cdot (5 x)}{\sin (5 x) \cdot (5 x)}$

Schritt 2

Multipliziere Zähler und Nenner mit $3 x$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (3 x) \cdot (5 x) \cdot (3 x)}{3 x \cdot \sin (5 x) \cdot (5 x)}$

Schritt 3

Separiere Brüche.

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (3 x)}{3 x} \cdot \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 4

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

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (3 x)}{3 x} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5

Der Grenzwert von $\frac{\sin (3 x)}{3 x}$ für $x$ gegen $0$ ist $1$ .

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Schritt 5.1

Berechne den Grenzwert des Zählers und den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 5.1.1

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

$\frac{lim_{x \to 0} \sin (3 x)}{lim_{x \to 0} 3 x} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.2

Berechne den Grenzwert des Zählers.

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Schritt 5.1.2.1

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 5.1.2.1.1

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

$\frac{\sin (lim_{x \to 0} 3 x)}{lim_{x \to 0} 3 x} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.2.1.2

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

$\frac{\sin (3 lim_{x \to 0} x)}{lim_{x \to 0} 3 x} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.2.2

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

$\frac{\sin (3 \cdot 0)}{lim_{x \to 0} 3 x} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.2.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 5.1.2.3.1

Mutltipliziere $3$ mit $0$ .

$\frac{\sin (0)}{lim_{x \to 0} 3 x} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.2.3.2

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

$\frac{0}{lim_{x \to 0} 3 x} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.3

Berechne den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 5.1.3.1

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

$\frac{0}{3 lim_{x \to 0} x} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.3.2

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

$\frac{0}{3 \cdot 0} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.3.3

Mutltipliziere $3$ mit $0$ .

$\frac{0}{0} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.3.4

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

Undefiniert

$\frac{0}{0} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.1.4

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

Undefiniert

$\frac{0}{0} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.2

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.

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

Schritt 5.3

Bestimme die Ableitung des Zählers und des Nenners.

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Schritt 5.3.1

Differenziere den Zähler und Nenner.

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\sin (3 x)]}{\frac{d}{d x} [3 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.2

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 $g (x) = 3 x$ .

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Schritt 5.3.2.1

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

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d u} [\sin (u)] \frac{d}{d x} [3 x]}{\frac{d}{d x} [3 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.2.2

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

$lim_{x \to 0} \frac{\cos (u) \frac{d}{d x} [3 x]}{\frac{d}{d x} [3 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.2.3

Ersetze alle $u$ durch $3 x$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\cos (3 x) \frac{d}{d x} [3 x]}{\frac{d}{d x} [3 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.3

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

$lim_{x \to 0} \frac{\cos (3 x) (3 \frac{d}{d x} [x])}{\frac{d}{d x} [3 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.4

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

$lim_{x \to 0} \frac{\cos (3 x) (3 \cdot 1)}{\frac{d}{d x} [3 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.5

Mutltipliziere $3$ mit $1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\cos (3 x) \cdot 3}{\frac{d}{d x} [3 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.6

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

$lim_{x \to 0} \frac{3 \cdot \cos (3 x)}{\frac{d}{d x} [3 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.7

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

$lim_{x \to 0} \frac{3 \cos (3 x)}{3 \frac{d}{d x} [x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.8

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

$lim_{x \to 0} \frac{3 \cos (3 x)}{3 \cdot 1} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.3.9

Mutltipliziere $3$ mit $1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{3 \cos (3 x)}{3} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.4

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 5.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $3$ .

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Schritt 5.4.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$lim_{x \to 0} \frac{3 \cos (3 x)}{3} \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.4.1.2

Dividiere $\cos (3 x)$ durch $1$ .

$lim_{x \to 0} \cos (3 x) \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.4.2

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

$\cos (lim_{x \to 0} 3 x) \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.4.3

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

$\cos (3 lim_{x \to 0} x) \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.5

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

$\cos (3 \cdot 0) \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.6

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 5.6.1

Mutltipliziere $3$ mit $0$ .

$\cos (0) \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 5.6.2

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

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 x}{\sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6

Der Grenzwert von $\frac{5 x}{\sin (5 x)}$ für $x$ gegen $0$ ist $1$ .

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Schritt 6.1

Berechne den Grenzwert des Zählers und den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 6.1.1

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

$1 \cdot \frac{lim_{x \to 0} 5 x}{lim_{x \to 0} \sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.2

Berechne den Grenzwert des Zählers.

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Schritt 6.1.2.1

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

$1 \cdot \frac{5 lim_{x \to 0} x}{lim_{x \to 0} \sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.2.2

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

$1 \cdot \frac{5 \cdot 0}{lim_{x \to 0} \sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.2.3

Mutltipliziere $5$ mit $0$ .

$1 \cdot \frac{0}{lim_{x \to 0} \sin (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.3

Berechne den Grenzwert des Nenners.

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Schritt 6.1.3.1

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 6.1.3.1.1

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

$1 \cdot \frac{0}{\sin (lim_{x \to 0} 5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.3.1.2

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

$1 \cdot \frac{0}{\sin (5 lim_{x \to 0} x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.3.2

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

$1 \cdot \frac{0}{\sin (5 \cdot 0)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.3.3

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 6.1.3.3.1

Mutltipliziere $5$ mit $0$ .

$1 \cdot \frac{0}{\sin (0)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.3.3.2

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

$1 \cdot \frac{0}{0} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.3.3.3

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

Undefiniert

$1 \cdot \frac{0}{0} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.3.4

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

Undefiniert

$1 \cdot \frac{0}{0} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.1.4

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

Undefiniert

$1 \cdot \frac{0}{0} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.2

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

Schritt 6.3

Bestimme die Ableitung des Zählers und des Nenners.

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Schritt 6.3.1

Differenziere den Zähler und Nenner.

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [5 x]}{\frac{d}{d x} [\sin (5 x)]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.2

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

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 \frac{d}{d x} [x]}{\frac{d}{d x} [\sin (5 x)]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.3

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

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5 \cdot 1}{\frac{d}{d x} [\sin (5 x)]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.4

Mutltipliziere $5$ mit $1$ .

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{\frac{d}{d x} [\sin (5 x)]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.5

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 $g (x) = 5 x$ .

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Schritt 6.3.5.1

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

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{\frac{d}{d u} [\sin (u)] \frac{d}{d x} [5 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.5.2

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

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{\cos (u) \frac{d}{d x} [5 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.5.3

Ersetze alle $u$ durch $5 x$ .

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{\cos (5 x) \frac{d}{d x} [5 x]} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.6

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

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{\cos (5 x) (5 \frac{d}{d x} [x])} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.7

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

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{\cos (5 x) (5 \cdot 1)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.8

Mutltipliziere $5$ mit $1$ .

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{\cos (5 x) \cdot 5} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.3.9

Bringe $5$ auf die linke Seite von $\cos (5 x)$ .

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{5 \cos (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $5$ .

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Schritt 6.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{5}{5 \cos (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.4.2

Forme den Ausdruck um.

$1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{1}{\cos (5 x)} \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.5

Wandle von $\frac{1}{\cos (5 x)}$ nach $\sec (5 x)$ um.

$1 \cdot lim_{x \to 0} \sec (5 x) \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.6

Berechne den Grenzwert.

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Schritt 6.6.1

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

$1 \cdot \sec (lim_{x \to 0} 5 x) \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.6.2

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

$1 \cdot \sec (5 lim_{x \to 0} x) \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.7

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

$1 \cdot \sec (5 \cdot 0) \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.8

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 6.8.1

Mutltipliziere $5$ mit $0$ .

$1 \cdot \sec (0) \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 6.8.2

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

$1 \cdot 1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 7

Kürze den gemeinsamen Faktor von $x$ .

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Schritt 7.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$1 \cdot 1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{3 x}{5 x}$

Schritt 7.2

Forme den Ausdruck um.

$1 \cdot 1 \cdot lim_{x \to 0} \frac{3}{5}$

Schritt 8

Berechne den Grenzwert von $\frac{3}{5}$ , welcher konstant ist, wenn $x$ sich $0$ annähert.

$1 \cdot 1 \cdot \frac{3}{5}$

Schritt 9

Vereinfache die Lösung.

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Schritt 9.1

Mutltipliziere $1$ mit $1$ .

$1 \cdot \frac{3}{5}$

Schritt 9.2

Mutltipliziere $\frac{3}{5}$ mit $1$ .

$\frac{3}{5}$

Schritt 10

Das Ergebnis kann in mehreren Formen wiedergegeben werden.

Exakte Form:

$\frac{3}{5}$

Dezimalform:

$0.6$