Calcul infinitésimal Exemples

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{\cos (2 x)}{\sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1

Appliquez la Règle de l’Hôpital.

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Étape 1.1

Évaluez la limite du numérateur et la limite du dénominateur.

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Étape 1.1.1

Prenez la limite du numérateur et la limite du dénominateur.

$\frac{lim_{x \to \frac{π}{4}} \cos (2 x)}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1.1.2

Évaluez la limite du numérateur.

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Étape 1.1.2.1

Évaluez la limite.

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Étape 1.1.2.1.1

Déplacez la limite dans la fonction trigonométrique car le cosinus est continu.

$\frac{\cos (lim_{x \to \frac{π}{4}} 2 x)}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1.1.2.1.2

Placez le terme $2$ hors de la limite car il constant par rapport à $x$ .

$\frac{\cos (2 lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1.1.2.2

Évaluez la limite de $x$ en insérant $\frac{π}{4}$ pour $x$ .

$\frac{\cos (2 \frac{π}{4})}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1.1.2.3

Simplifiez la réponse.

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Étape 1.1.2.3.1

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 1.1.2.3.1.1

Factorisez $2$ à partir de $4$ .

$\frac{\cos (2 \frac{π}{2 (2)})}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1.1.2.3.1.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{\cos (2 \frac{π}{2 \cdot 2})}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1.1.2.3.1.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{\cos (\frac{π}{2})}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1.1.2.3.2

La valeur exacte de $\cos (\frac{π}{2})$ est $0$ .

$\frac{0}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - \cos (x)}$

Étape 1.1.3

Évaluez la limite du dénominateur.

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Étape 1.1.3.1

Divisez la limite en utilisant la règle de la somme des limites sur la limite lorsque $x$ approche de $\frac{π}{4}$ .

$\frac{0}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x) - lim_{x \to \frac{π}{4}} \cos (x)}$

Étape 1.1.3.2

Déplacez la limite dans la fonction trigonométrique car le sinus est continu.

$\frac{0}{\sin (lim_{x \to \frac{π}{4}} x) - lim_{x \to \frac{π}{4}} \cos (x)}$

Étape 1.1.3.3

Déplacez la limite dans la fonction trigonométrique car le cosinus est continu.

$\frac{0}{\sin (lim_{x \to \frac{π}{4}} x) - \cos (lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}$

Étape 1.1.3.4

Évaluez les limites en insérant $\frac{π}{4}$ pour toutes les occurrences de $x$ .

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Étape 1.1.3.4.1

Évaluez la limite de $x$ en insérant $\frac{π}{4}$ pour $x$ .

$\frac{0}{\sin (\frac{π}{4}) - \cos (lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}$

Étape 1.1.3.4.2

Évaluez la limite de $x$ en insérant $\frac{π}{4}$ pour $x$ .

$\frac{0}{\sin (\frac{π}{4}) - \cos (\frac{π}{4})}$

Étape 1.1.3.5

Simplifiez la réponse.

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Étape 1.1.3.5.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 1.1.3.5.1.1

La valeur exacte de $\sin (\frac{π}{4})$ est $\frac{\sqrt{2}}{2}$ .

$\frac{0}{\frac{\sqrt{2}}{2} - \cos (\frac{π}{4})}$

Étape 1.1.3.5.1.2

La valeur exacte de $\cos (\frac{π}{4})$ est $\frac{\sqrt{2}}{2}$ .

$\frac{0}{\frac{\sqrt{2}}{2} - \frac{\sqrt{2}}{2}}$

Étape 1.1.3.5.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{0}{\frac{\sqrt{2} - \sqrt{2}}{2}}$

Étape 1.1.3.5.3

Soustrayez $\sqrt{2}$ de $\sqrt{2}$ .

$\frac{0}{\frac{0}{2}}$

Étape 1.1.3.5.4

Divisez $0$ par $2$ .

$\frac{0}{0}$

Étape 1.1.3.5.5

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

Indéfini

$\frac{0}{0}$

Étape 1.1.3.6

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

Indéfini

$\frac{0}{0}$

Étape 1.1.4

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

Indéfini

$\frac{0}{0}$

Étape 1.2

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.

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{\cos (2 x)}{\sin (x) - \cos (x)} = lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{\frac{d}{d x} [\cos (2 x)]}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3

Déterminez la dérivée du numérateur et du dénominateur.

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Étape 1.3.1

Différenciez le numérateur et le dénominateur.

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{\frac{d}{d x} [\cos (2 x)]}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3.2

Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ est $f' (g (x)) g' (x)$ où $f (x) = \cos (x)$ et $g (x) = 2 x$ .

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Étape 1.3.2.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u$ comme $2 x$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{\frac{d}{d u} [\cos (u)] \frac{d}{d x} [2 x]}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3.2.2

La dérivée de $\cos (u)$ par rapport à $u$ est $- \sin (u)$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- \sin (u) \frac{d}{d x} [2 x]}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3.2.3

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $2 x$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- \sin (2 x) \frac{d}{d x} [2 x]}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3.3

Comme $2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 x$ par rapport à $x$ est $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- \sin (2 x) (2 \frac{d}{d x} [x])}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3.4

Multipliez $2$ par $- 1$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x) \frac{d}{d x} [x]}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3.5

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

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x) \cdot 1}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3.6

Multipliez $- 2$ par $1$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x)}{\frac{d}{d x} [\sin (x) - \cos (x)]}$

Étape 1.3.7

Selon la règle de la somme, la dérivée de $\sin (x) - \cos (x)$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [\sin (x)] + \frac{d}{d x} [- \cos (x)]$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x)}{\frac{d}{d x} [\sin (x)] + \frac{d}{d x} [- \cos (x)]}$

Étape 1.3.8

La dérivée de $\sin (x)$ par rapport à $x$ est $\cos (x)$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x)}{\cos (x) + \frac{d}{d x} [- \cos (x)]}$

Étape 1.3.9

Évaluez $\frac{d}{d x} [- \cos (x)]$ .

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Étape 1.3.9.1

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- \cos (x)$ par rapport à $x$ est $- \frac{d}{d x} [\cos (x)]$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x)}{\cos (x) - \frac{d}{d x} [\cos (x)]}$

Étape 1.3.9.2

La dérivée de $\cos (x)$ par rapport à $x$ est $- \sin (x)$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x)}{\cos (x) - - \sin (x)}$

Étape 1.3.9.3

Multipliez $- 1$ par $- 1$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x)}{\cos (x) + 1 \sin (x)}$

Étape 1.3.9.4

Multipliez $\sin (x)$ par $1$ .

$lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{- 2 \sin (2 x)}{\cos (x) + \sin (x)}$

Étape 2

Évaluez la limite.

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Étape 2.1

Placez le terme $- 2$ hors de la limite car il constant par rapport à $x$ .

$- 2 lim_{x \to \frac{π}{4}} \frac{\sin (2 x)}{\cos (x) + \sin (x)}$

Étape 2.2

Divisez la limite en utilisant la règle du quotient des limites sur la limite lorsque $x$ approche de $\frac{π}{4}$ .

$- 2 \frac{lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (2 x)}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \cos (x) + \sin (x)}$

Étape 2.3

Déplacez la limite dans la fonction trigonométrique car le sinus est continu.

$- 2 \frac{\sin (lim_{x \to \frac{π}{4}} 2 x)}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \cos (x) + \sin (x)}$

Étape 2.4

Placez le terme $2$ hors de la limite car il constant par rapport à $x$ .

$- 2 \frac{\sin (2 lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \cos (x) + \sin (x)}$

Étape 2.5

Divisez la limite en utilisant la règle de la somme des limites sur la limite lorsque $x$ approche de $\frac{π}{4}$ .

$- 2 \frac{\sin (2 lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}{lim_{x \to \frac{π}{4}} \cos (x) + lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x)}$

Étape 2.6

Déplacez la limite dans la fonction trigonométrique car le cosinus est continu.

$- 2 \frac{\sin (2 lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}{\cos (lim_{x \to \frac{π}{4}} x) + lim_{x \to \frac{π}{4}} \sin (x)}$

Étape 2.7

Déplacez la limite dans la fonction trigonométrique car le sinus est continu.

$- 2 \frac{\sin (2 lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}{\cos (lim_{x \to \frac{π}{4}} x) + \sin (lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}$

Étape 3

Évaluez les limites en insérant $\frac{π}{4}$ pour toutes les occurrences de $x$ .

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Étape 3.1

Évaluez la limite de $x$ en insérant $\frac{π}{4}$ pour $x$ .

$- 2 \frac{\sin (2 \frac{π}{4})}{\cos (lim_{x \to \frac{π}{4}} x) + \sin (lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}$

Étape 3.2

Évaluez la limite de $x$ en insérant $\frac{π}{4}$ pour $x$ .

$- 2 \frac{\sin (2 \frac{π}{4})}{\cos (\frac{π}{4}) + \sin (lim_{x \to \frac{π}{4}} x)}$

Étape 3.3

Évaluez la limite de $x$ en insérant $\frac{π}{4}$ pour $x$ .

$- 2 \frac{\sin (2 \frac{π}{4})}{\cos (\frac{π}{4}) + \sin (\frac{π}{4})}$

Étape 4

Simplifiez la réponse.

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Étape 4.1

Simplifiez le numérateur.

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Étape 4.1.1

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 4.1.1.1

Factorisez $2$ à partir de $4$ .

$- 2 \frac{\sin (2 \frac{π}{2 (2)})}{\cos (\frac{π}{4}) + \sin (\frac{π}{4})}$

Étape 4.1.1.2

Annulez le facteur commun.

$- 2 \frac{\sin (2 \frac{π}{2 \cdot 2})}{\cos (\frac{π}{4}) + \sin (\frac{π}{4})}$

Étape 4.1.1.3

Réécrivez l’expression.

$- 2 \frac{\sin (\frac{π}{2})}{\cos (\frac{π}{4}) + \sin (\frac{π}{4})}$

Étape 4.1.2

La valeur exacte de $\sin (\frac{π}{2})$ est $1$ .

$- 2 \frac{1}{\cos (\frac{π}{4}) + \sin (\frac{π}{4})}$

Étape 4.2

Simplifiez le dénominateur.

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Étape 4.2.1

La valeur exacte de $\cos (\frac{π}{4})$ est $\frac{\sqrt{2}}{2}$ .

$- 2 \frac{1}{\frac{\sqrt{2}}{2} + \sin (\frac{π}{4})}$

Étape 4.2.2

La valeur exacte de $\sin (\frac{π}{4})$ est $\frac{\sqrt{2}}{2}$ .

$- 2 \frac{1}{\frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2}}$

Étape 4.2.3

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$- 2 \frac{1}{\frac{\sqrt{2} + \sqrt{2}}{2}}$

Étape 4.2.4

Réécrivez $\frac{\sqrt{2} + \sqrt{2}}{2}$ en forme factorisée.

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Étape 4.2.4.1

Additionnez $\sqrt{2}$ et $\sqrt{2}$ .

$- 2 \frac{1}{\frac{2 \sqrt{2}}{2}}$

Étape 4.2.4.2

Réduisez l’expression en annulant les facteurs communs.

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Étape 4.2.4.2.1

Réduisez l’expression $\frac{2 \sqrt{2}}{2}$ en annulant les facteurs communs.

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Étape 4.2.4.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$- 2 \frac{1}{\frac{2 \sqrt{2}}{2}}$

Étape 4.2.4.2.1.2

Réécrivez l’expression.

$- 2 \frac{1}{\frac{\sqrt{2}}{1}}$

Étape 4.2.4.2.2

Divisez $\sqrt{2}$ par $1$ .

$- 2 \frac{1}{\sqrt{2}}$

Étape 4.3

Multipliez $\frac{1}{\sqrt{2}}$ par $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ .

$- 2 (\frac{1}{\sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}})$

Étape 4.4

Associez et simplifiez le dénominateur.

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Étape 4.4.1

Multipliez $\frac{1}{\sqrt{2}}$ par $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ .

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2} \sqrt{2}}$

Étape 4.4.2

Élevez $\sqrt{2}$ à la puissance $1$ .

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} \sqrt{2}}$

Étape 4.4.3

Élevez $\sqrt{2}$ à la puissance $1$ .

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} {\sqrt{2}}^{1}}$

Étape 4.4.4

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1 + 1}}$

Étape 4.4.5

Additionnez $1$ et $1$ .

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{2}}$

Étape 4.4.6

Réécrivez ${\sqrt{2}}^{2}$ comme $2$ .

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Étape 4.4.6.1

Utilisez $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ pour réécrire $\sqrt{2}$ comme $2^{\frac{1}{2}}$ .

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Étape 4.4.6.2

Appliquez la règle de puissance et multipliez les exposants, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Étape 4.4.6.3

Associez $\frac{1}{2}$ et $2$ .

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

Étape 4.4.6.4

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 4.4.6.4.1

Annulez le facteur commun.

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

Étape 4.4.6.4.2

Réécrivez l’expression.

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{2^{1}}$

Étape 4.4.6.5

Évaluez l’exposant.

$- 2 \frac{\sqrt{2}}{2}$

Étape 4.5

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 4.5.1

Factorisez $2$ à partir de $- 2$ .

$2 (- 1) \frac{\sqrt{2}}{2}$

Étape 4.5.2

Annulez le facteur commun.

$2 \cdot - 1 \frac{\sqrt{2}}{2}$

Étape 4.5.3

Réécrivez l’expression.

$- \sqrt{2}$

Étape 5

Le résultat peut être affiché en différentes formes.

Forme exacte :

$- \sqrt{2}$

Forme décimale :

$- 1.41421356 \dots$