Calcul infinitésimal Exemples

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

Étape 1

Utilisez les propriétés des logarithmes pour simplifier la limite.

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Étape 1.1

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

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

Étape 1.2

Développez $\ln ({(1 + 4 x)}^{\frac{3}{x}})$ en déplaçant $\frac{3}{x}$ hors du logarithme.

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

Étape 2

Évaluez la limite.

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Étape 2.1

Placez la limite dans l’exposant.

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

Étape 2.2

Associez $\frac{3}{x}$ et $\ln (1 + 4 x)$ .

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

Étape 2.3

Placez le terme $3$ hors de la limite car il constant par rapport à $x$ .

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

Étape 3

Appliquez la Règle de l’Hôpital.

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Étape 3.1

Évaluez la limite du numérateur et la limite du dénominateur.

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Étape 3.1.1

Prenez la limite du numérateur et la limite du dénominateur.

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

Étape 3.1.2

Évaluez la limite du numérateur.

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Étape 3.1.2.1

Évaluez la limite.

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Étape 3.1.2.1.1

Placez la limite à l’intérieur du logarithme.

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

Étape 3.1.2.1.2

Divisez la limite en utilisant la règle de la somme des limites sur la limite lorsque $x$ approche de $0$ .

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

Étape 3.1.2.1.3

Évaluez la limite de $1$ qui est constante lorsque $x$ approche de $0$ .

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

Étape 3.1.2.1.4

Placez le terme $4$ hors de la limite car il constant par rapport à $x$ .

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

Étape 3.1.2.2

Évaluez la limite de $x$ en insérant $0$ pour $x$ .

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

Étape 3.1.2.3

Simplifiez la réponse.

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Étape 3.1.2.3.1

Multipliez $4$ par $0$ .

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

Étape 3.1.2.3.2

Additionnez $1$ et $0$ .

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

Étape 3.1.2.3.3

Le logarithme naturel de $1$ est $0$ .

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

Étape 3.1.3

Évaluez la limite de $x$ en insérant $0$ pour $x$ .

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

Étape 3.1.4

L’expression contient une division par $0$ . L’expression est indéfinie.

Indéfini

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

Étape 3.2

Comme $\frac{0}{0}$ est de forme indéterminée, appliquez la règle de l’Hôpital. La règle de l’Hôpital indique que la limite d’un quotient de fonctions est égale à la limite du quotient de leurs dérivées.

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

Étape 3.3

Déterminez la dérivée du numérateur et du dénominateur.

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Étape 3.3.1

Différenciez le numérateur et le dénominateur.

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

Étape 3.3.2

Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ est $f' (g (x)) g' (x)$ où $f (x) = \ln (x)$ et $g (x) = 1 + 4 x$ .

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Étape 3.3.2.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u$ comme $1 + 4 x$ .

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

Étape 3.3.2.2

La dérivée de $\ln (u)$ par rapport à $u$ est $\frac{1}{u}$ .

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

Étape 3.3.2.3

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $1 + 4 x$ .

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

Étape 3.3.3

Selon la règle de la somme, la dérivée de $1 + 4 x$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [4 x]$ .

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

Étape 3.3.4

Comme $1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $1$ par rapport à $x$ est $0$ .

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

Étape 3.3.5

Additionnez $0$ et $\frac{d}{d x} [4 x]$ .

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

Étape 3.3.6

Comme $4$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $4 x$ par rapport à $x$ est $4 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 3.3.7

Associez $4$ et $\frac{1}{1 + 4 x}$ .

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

Étape 3.3.8

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

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

Étape 3.3.9

Multipliez $\frac{4}{1 + 4 x}$ par $1$ .

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

Étape 3.3.10

Remettez les termes dans l’ordre.

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

Étape 3.3.11

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

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

Étape 3.4

Multipliez le numérateur par la réciproque du dénominateur.

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

Étape 3.5

Multipliez $\frac{4}{4 x + 1}$ par $1$ .

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

Étape 4

Évaluez la limite.

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Étape 4.1

Placez le terme $4$ hors de la limite car il constant par rapport à $x$ .

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

Étape 4.2

Divisez la limite en utilisant la règle du quotient des limites sur la limite lorsque $x$ approche de $0$ .

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

Étape 4.3

Évaluez la limite de $1$ qui est constante lorsque $x$ approche de $0$ .

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

Étape 4.4

Divisez la limite en utilisant la règle de la somme des limites sur la limite lorsque $x$ approche de $0$ .

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

Étape 4.5

Placez le terme $4$ hors de la limite car il constant par rapport à $x$ .

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

Étape 4.6

Évaluez la limite de $1$ qui est constante lorsque $x$ approche de $0$ .

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

Étape 5

Évaluez la limite de $x$ en insérant $0$ pour $x$ .

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

Étape 6

Simplifiez la réponse.

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Étape 6.1

Multipliez $3$ par $4$ .

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

Étape 6.2

Simplifiez le dénominateur.

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Étape 6.2.1

Multipliez $4$ par $0$ .

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

Étape 6.2.2

Additionnez $0$ et $1$ .

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

Étape 6.3

Annulez le facteur commun de $1$ .

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Étape 6.3.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 6.3.2

Réécrivez l’expression.

$e^{12 \cdot 1}$

Étape 6.4

Multipliez $12$ par $1$ .

$e^{12}$

Étape 7

Le résultat peut être affiché en différentes formes.

Forme exacte :

$e^{12}$

Forme décimale :

$162754.79141900 \dots$