Cálculo Exemplos

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

Etapa 1

Use as propriedades dos logaritmos para simplificar o limite.

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Etapa 1.1

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

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

Etapa 1.2

Expanda $\ln ({(1 + 4 x)}^{\frac{3}{x}})$ movendo $\frac{3}{x}$ para fora do logaritmo.

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

Etapa 2

Avalie o limite.

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Etapa 2.1

Mova o limite para o expoente.

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

Etapa 2.2

Combine $\frac{3}{x}$ e $\ln (1 + 4 x)$ .

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

Etapa 2.3

Mova o termo $3$ para fora do limite, porque ele é constante em relação a $x$ .

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

Etapa 3

Aplique a regra de l'Hôpital.

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Etapa 3.1

Avalie o limite do numerador e o limite do denominador.

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Etapa 3.1.1

Obtenha o limite do numerador e o limite do denominador.

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

Etapa 3.1.2

Avalie o limite do numerador.

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Etapa 3.1.2.1

Avalie o limite.

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Etapa 3.1.2.1.1

Mova o limite para dentro do logaritmo.

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

Etapa 3.1.2.1.2

Divida o limite usando a regra da soma dos limites no limite em que $x$ se aproxima de $0$ .

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

Etapa 3.1.2.1.3

Avalie o limite de $1$ , que é constante à medida que $x$ se aproxima de $0$ .

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

Etapa 3.1.2.1.4

Mova o termo $4$ para fora do limite, porque ele é constante em relação a $x$ .

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

Etapa 3.1.2.2

Avalie o limite de $x$ substituindo $0$ por $x$ .

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

Etapa 3.1.2.3

Simplifique a resposta.

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Etapa 3.1.2.3.1

Multiplique $4$ por $0$ .

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

Etapa 3.1.2.3.2

Some $1$ e $0$ .

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

Etapa 3.1.2.3.3

O logaritmo natural de $1$ é $0$ .

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

Etapa 3.1.3

Avalie o limite de $x$ substituindo $0$ por $x$ .

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

Etapa 3.1.4

A expressão contém uma divisão por $0$ . A expressão é indefinida.

Indefinido

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

Etapa 3.2

Como $\frac{0}{0}$ tem forma indeterminada, aplique a regra de l'Hôpital. De acordo com a regra de l'Hôpital, o limite de um quociente de funções é igual ao limite do quociente de suas derivadas.

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

Etapa 3.3

Encontre a derivada do numerador e do denominador.

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Etapa 3.3.1

Diferencie o numerador e o denominador.

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

Etapa 3.3.2

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \ln (x)$ e $g (x) = 1 + 4 x$ .

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Etapa 3.3.2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u$ como $1 + 4 x$ .

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

Etapa 3.3.2.2

A derivada de $\ln (u)$ em relação a $u$ é $\frac{1}{u}$ .

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

Etapa 3.3.2.3

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $1 + 4 x$ .

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

Etapa 3.3.3

De acordo com a regra da soma, a derivada de $1 + 4 x$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [4 x]$ .

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

Etapa 3.3.4

Como $1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $1$ em relação a $x$ é $0$ .

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

Etapa 3.3.5

Some $0$ e $\frac{d}{d x} [4 x]$ .

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

Etapa 3.3.6

Como $4$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $4 x$ em relação a $x$ é $4 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Etapa 3.3.7

Combine $4$ e $\frac{1}{1 + 4 x}$ .

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

Etapa 3.3.8

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

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

Etapa 3.3.9

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

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

Etapa 3.3.10

Reordene os termos.

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

Etapa 3.3.11

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

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

Etapa 3.4

Multiplique o numerador pelo inverso do denominador.

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

Etapa 3.5

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

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

Etapa 4

Avalie o limite.

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Etapa 4.1

Mova o termo $4$ para fora do limite, porque ele é constante em relação a $x$ .

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

Etapa 4.2

Divida o limite usando a regra do quociente dos limites no limite em que $x$ se aproxima de $0$ .

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

Etapa 4.3

Avalie o limite de $1$ , que é constante à medida que $x$ se aproxima de $0$ .

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

Etapa 4.4

Divida o limite usando a regra da soma dos limites no limite em que $x$ se aproxima de $0$ .

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

Etapa 4.5

Mova o termo $4$ para fora do limite, porque ele é constante em relação a $x$ .

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

Etapa 4.6

Avalie o limite de $1$ , que é constante à medida que $x$ se aproxima de $0$ .

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

Etapa 5

Avalie o limite de $x$ substituindo $0$ por $x$ .

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

Etapa 6

Simplifique a resposta.

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Etapa 6.1

Multiplique $3$ por $4$ .

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

Etapa 6.2

Simplifique o denominador.

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Etapa 6.2.1

Multiplique $4$ por $0$ .

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

Etapa 6.2.2

Some $0$ e $1$ .

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

Etapa 6.3

Cancele o fator comum de $1$ .

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Etapa 6.3.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 6.3.2

Reescreva a expressão.

$e^{12 \cdot 1}$

Etapa 6.4

Multiplique $12$ por $1$ .

$e^{12}$

Etapa 7

O resultado pode ser mostrado de várias formas.

Forma exata:

$e^{12}$

Forma decimal:

$162754.79141900 \dots$