Giải tích Ví dụ

$lim_{x \to 0} \frac{x^{3}}{x - \arctan (x)}$

Bước 1

Áp dụng quy tắc l'Hôpital

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Tính giới hạn của tử số và giới hạn của mẫu số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1

Lấy giới hạn của tử số và giới hạn của mẫu số.

$\frac{lim_{x \to 0} x^{3}}{lim_{x \to 0} x - \arctan (x)}$

Bước 1.1.2

Tính giới hạn của tử số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.2.1

Đưa số mũ $3$ từ $x^{3}$ ra ngoài giới hạn bằng quy tắc lũy thừa của giới hạn.

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{3}}{lim_{x \to 0} x - \arctan (x)}$

Bước 1.1.2.2

Tính giới hạn của $x$ bằng cách điền vào $0$ cho $x$ .

$\frac{0^{3}}{lim_{x \to 0} x - \arctan (x)}$

Bước 1.1.2.3

Nâng $0$ lên bất kỳ số mũ dương nào sẽ cho $0$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0} x - \arctan (x)}$

Bước 1.1.3

Tính giới hạn của mẫu số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.3.1

Tách giới hạn bằng quy tắc tổng của giới hạn trên giới hạn khi $x$ tiến dần đến $0$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0} x - lim_{x \to 0} \arctan (x)}$

Bước 1.1.3.2

Tính các giới hạn bằng cách điền vào $0$ cho tất cả các lần xảy ra của $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.3.2.1

Tính giới hạn của $x$ bằng cách điền vào $0$ cho $x$ .

$\frac{0}{0 - lim_{x \to 0} \arctan (x)}$

Bước 1.1.3.2.2

Tính giới hạn của $\arctan (x)$ bằng cách điền vào $0$ cho $x$ .

$\frac{0}{0 - \arctan (0)}$

Bước 1.1.3.2.3

Giá trị chính xác của $\arctan (0)$ là $0$ .

$\frac{0}{0 + 0}$

Bước 1.1.3.3

Cộng $0$ và $0$ .

$\frac{0}{0}$

Bước 1.1.3.4

Biểu thức chứa một phép chia cho $0$ . Biểu thức không xác định.

Không xác định

$\frac{0}{0}$

Bước 1.1.4

Biểu thức chứa một phép chia cho $0$ . Biểu thức không xác định.

Không xác định

$\frac{0}{0}$

Bước 1.2

Vì $\frac{0}{0}$ ở dạng không xác định, nên ta áp dụng quy tắc L'Hôpital. Quy tắc L'Hôpital khẳng định rằng giới hạn của một thương của các hàm số bằng giới hạn của thương của các đạo hàm của chúng.

$lim_{x \to 0} \frac{x^{3}}{x - \arctan (x)} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{3}]}{\frac{d}{d x} [x - \arctan (x)]}$

Bước 1.3

Tìm đạo hàm của tử số và mẫu số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.3.1

Tính đạo hàm tử số và mẫu số.

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{3}]}{\frac{d}{d x} [x - \arctan (x)]}$

Bước 1.3.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 3$ .

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{\frac{d}{d x} [x - \arctan (x)]}$

Bước 1.3.3

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $x - \arctan (x)$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- \arctan (x)]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- \arctan (x)]}$

Bước 1.3.4

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{1 + \frac{d}{d x} [- \arctan (x)]}$

Bước 1.3.5

Tính $\frac{d}{d x} [- \arctan (x)]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.3.5.1

Vì $- 1$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- \arctan (x)$ đối với $x$ là $- \frac{d}{d x} [\arctan (x)]$ .

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{1 - \frac{d}{d x} [\arctan (x)]}$

Bước 1.3.5.2

Đạo hàm của $\arctan (x)$ đối với $x$ là $\frac{1}{1 + x^{2}}$ .

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{1 - \frac{1}{1 + x^{2}}}$

Bước 1.3.6

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.3.6.1

Kết hợp các số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.3.6.1.1

Viết $1$ ở dạng một phân số với một mẫu số chung.

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{\frac{1 + x^{2}}{1 + x^{2}} - \frac{1}{1 + x^{2}}}$

Bước 1.3.6.1.2

Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{\frac{1 + x^{2} - 1}{1 + x^{2}}}$

Bước 1.3.6.1.3

Trừ $1$ khỏi $1$ .

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{\frac{x^{2} + 0}{1 + x^{2}}}$

Bước 1.3.6.1.4

Cộng $x^{2}$ và $0$ .

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{\frac{x^{2}}{1 + x^{2}}}$

Bước 1.3.6.2

Sắp xếp lại các số hạng.

$lim_{x \to 0} \frac{3 x^{2}}{\frac{x^{2}}{x^{2} + 1}}$

Bước 1.4

Nhân tử số với nghịch đảo của mẫu số.

$lim_{x \to 0} 3 x^{2} \frac{x^{2} + 1}{x^{2}}$

Bước 1.5

Kết hợp các thừa số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.5.1

Kết hợp $3$ và $\frac{x^{2} + 1}{x^{2}}$ .

$lim_{x \to 0} x^{2} \frac{3 (x^{2} + 1)}{x^{2}}$

Bước 1.5.2

Kết hợp $x^{2}$ và $\frac{3 (x^{2} + 1)}{x^{2}}$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} (3 (x^{2} + 1))}{x^{2}}$

Bước 1.6

Triệt tiêu thừa số chung $x^{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.6.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} (3 (x^{2} + 1))}{x^{2}}$

Bước 1.6.2

Chia $3 (x^{2} + 1)$ cho $1$ .

$lim_{x \to 0} 3 (x^{2} + 1)$

Bước 2

Tính giới hạn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Chuyển số hạng $3$ ra bên ngoài giới hạn vì nó là đại lượng không đổi đối với $x$ .

$3 lim_{x \to 0} x^{2} + 1$

Bước 2.2

Tách giới hạn bằng quy tắc tổng của giới hạn trên giới hạn khi $x$ tiến dần đến $0$ .

$3 (lim_{x \to 0} x^{2} + lim_{x \to 0} 1)$

Bước 2.3

Đưa số mũ $2$ từ $x^{2}$ ra ngoài giới hạn bằng quy tắc lũy thừa của giới hạn.

$3 ({(lim_{x \to 0} x)}^{2} + lim_{x \to 0} 1)$

Bước 2.4

Tính giới hạn của $1$ mà không đổi khi $x$ tiến dần đến $0$ .

$3 ({(lim_{x \to 0} x)}^{2} + 1)$

Bước 3

Tính giới hạn của $x$ bằng cách điền vào $0$ cho $x$ .

$3 (0^{2} + 1)$

Bước 4

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1

Nâng $0$ lên bất kỳ số mũ dương nào sẽ cho $0$ .

$3 (0 + 1)$

Bước 4.2

Cộng $0$ và $1$ .

$3 \cdot 1$

Bước 4.3

Nhân $3$ với $1$ .

$3$