Cálculo Ejemplos

$lim_{x \to 0} {(1 + 4 x)}^{\frac{3}{x}}$

Paso 1

Usa las propiedades de los logaritmos para simplificar el límite.

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Paso 1.1

Reescribe ${(1 + 4 x)}^{\frac{3}{x}}$ como $e^{\ln ({(1 + 4 x)}^{\frac{3}{x}})}$ .

$lim_{x \to 0} e^{\ln ({(1 + 4 x)}^{\frac{3}{x}})}$

Paso 1.2

Expande $\ln ({(1 + 4 x)}^{\frac{3}{x}})$ ; para ello, mueve $\frac{3}{x}$ fuera del logaritmo.

$lim_{x \to 0} e^{\frac{3}{x} \ln (1 + 4 x)}$

Paso 2

Evalúa el límite.

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Paso 2.1

Mueve el límite dentro del exponente.

$e^{lim_{x \to 0} \frac{3}{x} \ln (1 + 4 x)}$

Paso 2.2

Combina $\frac{3}{x}$ y $\ln (1 + 4 x)$ .

$e^{lim_{x \to 0} \frac{3 \ln (1 + 4 x)}{x}}$

Paso 2.3

Mueve el término $3$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\ln (1 + 4 x)}{x}}$

Paso 3

Aplica la regla de l'Hôpital

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Paso 3.1

Evalúa el límite del numerador y el límite del denominador.

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Paso 3.1.1

Resta el límite del numerador y el límite del denominador.

$e^{3 \frac{lim_{x \to 0} \ln (1 + 4 x)}{lim_{x \to 0} x}}$

Paso 3.1.2

Evalúa el límite del numerador.

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Paso 3.1.2.1

Evalúa el límite.

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Paso 3.1.2.1.1

Mueve el límite dentro del logaritmo.

$e^{3 \frac{\ln (lim_{x \to 0} 1 + 4 x)}{lim_{x \to 0} x}}$

Paso 3.1.2.1.2

Divide el límite mediante la regla de la suma de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$e^{3 \frac{\ln (lim_{x \to 0} 1 + lim_{x \to 0} 4 x)}{lim_{x \to 0} x}}$

Paso 3.1.2.1.3

Evalúa el límite de $1$ que es constante cuando $x$ se acerca a $0$ .

$e^{3 \frac{\ln (1 + lim_{x \to 0} 4 x)}{lim_{x \to 0} x}}$

Paso 3.1.2.1.4

Mueve el término $4$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$e^{3 \frac{\ln (1 + 4 lim_{x \to 0} x)}{lim_{x \to 0} x}}$

Paso 3.1.2.2

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$e^{3 \frac{\ln (1 + 4 \cdot 0)}{lim_{x \to 0} x}}$

Paso 3.1.2.3

Simplifica la respuesta.

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Paso 3.1.2.3.1

Multiplica $4$ por $0$ .

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

Paso 3.1.2.3.2

Suma $1$ y $0$ .

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

Paso 3.1.2.3.3

El logaritmo natural de $1$ es $0$ .

$e^{3 \frac{0}{lim_{x \to 0} x}}$

Paso 3.1.3

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

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

Paso 3.1.4

La expresión contiene una división por $0$ . La expresión es indefinida.

Indefinida

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

Paso 3.2

Como $\frac{0}{0}$ es de forma indeterminada, aplica la regla de l'Hôpital. La regla de l'Hôpital establece que el límite de un cociente de funciones es igual al límite del cociente de sus derivadas.

$lim_{x \to 0} \frac{\ln (1 + 4 x)}{x} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\ln (1 + 4 x)]}{\frac{d}{d x} [x]}$

Paso 3.3

Obtén la derivada del numerador y el denominador.

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Paso 3.3.1

Diferencia el numerador y el denominador.

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\ln (1 + 4 x)]}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.2

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = \ln (x)$ y $g (x) = 1 + 4 x$ .

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Paso 3.3.2.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $1 + 4 x$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d u} [\ln (u)] \frac{d}{d x} [1 + 4 x]}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.2.2

La derivada de $\ln (u)$ con respecto a $u$ es $\frac{1}{u}$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{1}{u} \frac{d}{d x} [1 + 4 x]}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.2.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $1 + 4 x$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{1}{1 + 4 x} \frac{d}{d x} [1 + 4 x]}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.3

Según la regla de la suma, la derivada de $1 + 4 x$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [4 x]$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{1}{1 + 4 x} (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [4 x])}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.4

Como $1$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $1$ con respecto a $x$ es $0$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{1}{1 + 4 x} (0 + \frac{d}{d x} [4 x])}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.5

Suma $0$ y $\frac{d}{d x} [4 x]$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{1}{1 + 4 x} \frac{d}{d x} [4 x]}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.6

Como $4$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $4 x$ con respecto a $x$ es $4 \frac{d}{d x} [x]$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{1}{1 + 4 x} \cdot 4 \frac{d}{d x} [x]}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.7

Combina $4$ y $\frac{1}{1 + 4 x}$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{4}{1 + 4 x} \frac{d}{d x} [x]}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.8

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{4}{1 + 4 x} \cdot 1}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.9

Multiplica $\frac{4}{1 + 4 x}$ por $1$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{4}{1 + 4 x}}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.10

Reordena los términos.

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{4}{4 x + 1}}{\frac{d}{d x} [x]}}$

Paso 3.3.11

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{\frac{4}{4 x + 1}}{1}}$

Paso 3.4

Multiplica el numerador por la recíproca del denominador.

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{4}{4 x + 1} \cdot 1}$

Paso 3.5

Multiplica $\frac{4}{4 x + 1}$ por $1$ .

$e^{3 lim_{x \to 0} \frac{4}{4 x + 1}}$

Paso 4

Evalúa el límite.

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Paso 4.1

Mueve el término $4$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$e^{3 \cdot 4 lim_{x \to 0} \frac{1}{4 x + 1}}$

Paso 4.2

Divide el límite mediante la regla del cociente de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$e^{3 \cdot 4 \frac{lim_{x \to 0} 1}{lim_{x \to 0} 4 x + 1}}$

Paso 4.3

Evalúa el límite de $1$ que es constante cuando $x$ se acerca a $0$ .

$e^{3 \cdot 4 \frac{1}{lim_{x \to 0} 4 x + 1}}$

Paso 4.4

Divide el límite mediante la regla de la suma de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$e^{3 \cdot 4 \frac{1}{lim_{x \to 0} 4 x + lim_{x \to 0} 1}}$

Paso 4.5

Mueve el término $4$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$e^{3 \cdot 4 \frac{1}{4 lim_{x \to 0} x + lim_{x \to 0} 1}}$

Paso 4.6

Evalúa el límite de $1$ que es constante cuando $x$ se acerca a $0$ .

$e^{3 \cdot 4 \frac{1}{4 lim_{x \to 0} x + 1}}$

Paso 5

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$e^{3 \cdot 4 \frac{1}{4 \cdot 0 + 1}}$

Paso 6

Simplifica la respuesta.

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Paso 6.1

Multiplica $3$ por $4$ .

$e^{12 \frac{1}{4 \cdot 0 + 1}}$

Paso 6.2

Simplifica el denominador.

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Paso 6.2.1

Multiplica $4$ por $0$ .

$e^{12 \frac{1}{0 + 1}}$

Paso 6.2.2

Suma $0$ y $1$ .

$e^{12 (\frac{1}{1})}$

Paso 6.3

Cancela el factor común de $1$ .

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Paso 6.3.1

Cancela el factor común.

$e^{12 (\frac{1}{1})}$

Paso 6.3.2

Reescribe la expresión.

$e^{12 \cdot 1}$

Paso 6.4

Multiplica $12$ por $1$ .

$e^{12}$

Paso 7

El resultado puede mostrarse de distintas formas.

Forma exacta:

$e^{12}$

Forma decimal:

$162754.79141900 \dots$