Математический анализ Примеры

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

Этап 1

Применим правило Лопиталя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Найдем предел числителя и предел знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.1

Возьмем предел числителя и предел знаменателя.

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

Этап 1.1.2

Найдем предел числителя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.1

Разобьем предел с помощью правила суммы пределов при стремлении $x$ к $0$ .

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

Этап 1.1.2.2

Вынесем степень $4$ в выражении $x^{4}$ из-под знака предела по правилу степени для пределов.

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

Этап 1.1.2.3

Вынесем член $3$ из-под знака предела, так как он не зависит от $x$ .

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

Этап 1.1.2.4

Найдем значения пределов, подставив значение $0$ для всех вхождений $x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.4.1

Найдем предел $x$ , подставив значение $0$ для $x$ .

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

Этап 1.1.2.4.2

Найдем предел $x$ , подставив значение $0$ для $x$ .

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

Этап 1.1.2.5

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.5.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.5.1.1

Возведение $0$ в любую положительную степень дает $0$ .

$\frac{0 + 3 \cdot 0}{lim_{x \to 0} x}$

Этап 1.1.2.5.1.2

Умножим $3$ на $0$ .

$\frac{0 + 0}{lim_{x \to 0} x}$

Этап 1.1.2.5.2

Добавим $0$ и $0$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0} x}$

Этап 1.1.3

Найдем предел $x$ , подставив значение $0$ для $x$ .

$\frac{0}{0}$

Этап 1.1.4

Выражение содержит деление на $0$ . Выражение не определено.

Неопределенные

$\frac{0}{0}$

Этап 1.2

Поскольку $\frac{0}{0}$ является неопределенной формой, применяется правило Лопиталя. Правило Лопиталя гласит, что предел отношения функций равен пределу отношения их производных.

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

Этап 1.3

Найдем производную числителя и знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.1

Продифференцируем числитель и знаменатель.

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

Этап 1.3.2

По правилу суммы производная $x^{4} + 3 x$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [3 x]$ .

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

Этап 1.3.3

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 4$ .

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

Этап 1.3.4

Найдем значение $\frac{d}{d x} [3 x]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.4.1

Поскольку $3$ является константой относительно $x$ , производная $3 x$ по $x$ равна $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Этап 1.3.4.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

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

Этап 1.3.4.3

Умножим $3$ на $1$ .

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

Этап 1.3.5

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

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

Этап 1.4

Разделим $4 x^{3} + 3$ на $1$ .

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

Этап 2

Вычислим предел.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Разобьем предел с помощью правила суммы пределов при стремлении $x$ к $0$ .

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

Этап 2.2

Вынесем член $4$ из-под знака предела, так как он не зависит от $x$ .

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

Этап 2.3

Вынесем степень $3$ в выражении $x^{3}$ из-под знака предела по правилу степени для пределов.

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

Этап 2.4

Найдем предел $3$ , который является константой по мере приближения $x$ к $0$ .

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

Этап 3

Найдем предел $x$ , подставив значение $0$ для $x$ .

$4 \cdot 0^{3} + 3$

Этап 4

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1.1

Возведение $0$ в любую положительную степень дает $0$ .

$4 \cdot 0 + 3$

Этап 4.1.2

Умножим $4$ на $0$ .

$0 + 3$

Этап 4.2

Добавим $0$ и $3$ .

$3$