Cálculo Ejemplos

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x}}{\tan^{2} (x)}$

Paso 1

Evalúa el límite del numerador y el límite del denominador.

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Paso 1.1

Resta el límite del numerador y el límite del denominador.

$\frac{lim_{x \to 0} x^{2} e^{x}}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.2

Evalúa el límite del numerador.

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Paso 1.2.1

Divide el límite mediante la regla del producto de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{lim_{x \to 0} x^{2} \cdot lim_{x \to 0} e^{x}}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.2.2

Mueve el exponente $2$ de $x^{2}$ fuera del límite mediante la regla de la potencia de límites.

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot lim_{x \to 0} e^{x}}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.2.3

Mueve el límite dentro del exponente.

$\frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.2.4

Evalúa los límites mediante el ingreso de $0$ para todos los casos de $x$ .

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Paso 1.2.4.1

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{0^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.2.4.2

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{0^{2} \cdot e^{0}}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.2.5

Simplifica la respuesta.

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Paso 1.2.5.1

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$\frac{0 \cdot e^{0}}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.2.5.2

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$\frac{0 \cdot 1}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.2.5.3

Multiplica $0$ por $1$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0} \tan^{2} (x)}$

Paso 1.3

Evalúa el límite del denominador.

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Paso 1.3.1

Evalúa el límite.

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Paso 1.3.1.1

Mueve el exponente $2$ de $\tan^{2} (x)$ fuera del límite mediante la regla de la potencia de límites.

$\frac{0}{{(lim_{x \to 0} \tan (x))}^{2}}$

Paso 1.3.1.2

Mueve el límite dentro de la función trigonométrica porque la tangente es continua.

$\frac{0}{\tan^{2} (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 1.3.2

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{0}{\tan^{2} (0)}$

Paso 1.3.3

Simplifica la respuesta.

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Paso 1.3.3.1

El valor exacto de $\tan (0)$ es $0$ .

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

Paso 1.3.3.2

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$\frac{0}{0}$

Paso 1.3.3.3

La expresión contiene una división por $0$ . La expresión es indefinida.

Indefinida

$\frac{0}{0}$

Paso 1.3.4

La expresión contiene una división por $0$ . La expresión es indefinida.

Indefinida

$\frac{0}{0}$

Paso 1.4

La expresión contiene una división por $0$ . La expresión es indefinida.

Indefinida

$\frac{0}{0}$

Paso 2

Como $\frac{0}{0}$ es de forma indeterminada, aplica la regla de l'Hôpital. La regla de l'Hôpital establece que el límite de un cociente de funciones es igual al límite del cociente de sus derivadas.

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x}}{\tan^{2} (x)} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{2} e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\tan^{2} (x)]}$

Paso 3

Obtén la derivada del numerador y el denominador.

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Paso 3.1

Diferencia el numerador y el denominador.

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{2} e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\tan^{2} (x)]}$

Paso 3.2

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x^{2}$ y $g (x) = e^{x}$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} \frac{d}{d x} [e^{x}] + e^{x} \frac{d}{d x} [x^{2}]}{\frac{d}{d x} [\tan^{2} (x)]}$

Paso 3.3

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} [x^{2}]}{\frac{d}{d x} [\tan^{2} (x)]}$

Paso 3.4

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} (2 x)}{\frac{d}{d x} [\tan^{2} (x)]}$

Paso 3.5

Simplifica.

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Paso 3.5.1

Reordena los términos.

$lim_{x \to 0} \frac{e^{x} x^{2} + 2 e^{x} x}{\frac{d}{d x} [\tan^{2} (x)]}$

Paso 3.5.2

Reordena los factores en $e^{x} x^{2} + 2 e^{x} x$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{\frac{d}{d x} [\tan^{2} (x)]}$

Paso 3.6

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = x^{2}$ y $g (x) = \tan (x)$ .

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Paso 3.6.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $\tan (x)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{\frac{d}{d u} [u^{2}] \frac{d}{d x} [\tan (x)]}$

Paso 3.6.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ es $n u^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{2 u \frac{d}{d x} [\tan (x)]}$

Paso 3.6.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $\tan (x)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{2 \tan (x) \frac{d}{d x} [\tan (x)]}$

Paso 3.7

La derivada de $\tan (x)$ con respecto a $x$ es $\sec^{2} (x)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{2 \tan (x) \sec^{2} (x)}$

Paso 3.8

Reordena los factores de $2 \tan (x) \sec^{2} (x)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{2 \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 4

Mueve el término $\frac{1}{2}$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{\sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5

Aplica la regla de l'Hôpital

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Paso 5.1

Evalúa el límite del numerador y el límite del denominador.

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Paso 5.1.1

Resta el límite del numerador y el límite del denominador.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{lim_{x \to 0} x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2

Evalúa el límite del numerador.

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Paso 5.1.2.1

Divide el límite mediante la regla de la suma de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{lim_{x \to 0} x^{2} e^{x} + lim_{x \to 0} 2 x e^{x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.2

Divide el límite mediante la regla del producto de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{lim_{x \to 0} x^{2} \cdot lim_{x \to 0} e^{x} + lim_{x \to 0} 2 x e^{x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.3

Mueve el exponente $2$ de $x^{2}$ fuera del límite mediante la regla de la potencia de límites.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot lim_{x \to 0} e^{x} + lim_{x \to 0} 2 x e^{x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.4

Mueve el límite dentro del exponente.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + lim_{x \to 0} 2 x e^{x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.5

Mueve el término $2$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 lim_{x \to 0} x e^{x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.6

Divide el límite mediante la regla del producto de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 lim_{x \to 0} x \cdot lim_{x \to 0} e^{x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.7

Mueve el límite dentro del exponente.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.8

Evalúa los límites mediante el ingreso de $0$ para todos los casos de $x$ .

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Paso 5.1.2.8.1

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.8.2

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 2 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.8.3

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 2 \cdot 0 \cdot e^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.8.4

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 2 \cdot 0 \cdot e^{0}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.9

Simplifica la respuesta.

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Paso 5.1.2.9.1

Simplifica cada término.

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Paso 5.1.2.9.1.1

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 \cdot e^{0} + 2 \cdot 0 \cdot e^{0}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.9.1.2

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 \cdot 1 + 2 \cdot 0 \cdot e^{0}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.9.1.3

Multiplica $0$ por $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 2 \cdot 0 \cdot e^{0}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.9.1.4

Multiplica $2$ por $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 0 \cdot e^{0}}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.9.1.5

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 0 \cdot 1}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.9.1.6

Multiplica $0$ por $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 0}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.2.9.2

Suma $0$ y $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan (x)}$

Paso 5.1.3

Evalúa el límite del denominador.

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Paso 5.1.3.1

Divide el límite mediante la regla del producto de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \cdot lim_{x \to 0} \tan (x)}$

Paso 5.1.3.2

Mueve el exponente $2$ de $\sec^{2} (x)$ fuera del límite mediante la regla de la potencia de límites.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{{(lim_{x \to 0} \sec (x))}^{2} \cdot lim_{x \to 0} \tan (x)}$

Paso 5.1.3.3

Mueve el límite dentro de la función trigonométrica porque la secante es continua.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{\sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot lim_{x \to 0} \tan (x)}$

Paso 5.1.3.4

Mueve el límite dentro de la función trigonométrica porque la tangente es continua.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{\sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot \tan (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 5.1.3.5

Evalúa los límites mediante el ingreso de $0$ para todos los casos de $x$ .

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Paso 5.1.3.5.1

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{\sec^{2} (0) \cdot \tan (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 5.1.3.5.2

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{\sec^{2} (0) \cdot \tan (0)}$

Paso 5.1.3.6

Simplifica la respuesta.

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Paso 5.1.3.6.1

El valor exacto de $\sec (0)$ es $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{1^{2} \cdot \tan (0)}$

Paso 5.1.3.6.2

Uno elevado a cualquier potencia es uno.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{1 \cdot \tan (0)}$

Paso 5.1.3.6.3

Multiplica $\tan (0)$ por $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{\tan (0)}$

Paso 5.1.3.6.4

El valor exacto de $\tan (0)$ es $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{0}$

Paso 5.1.3.6.5

La expresión contiene una división por $0$ . La expresión es indefinida.

Indefinida

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{0}$

Paso 5.1.3.7

La expresión contiene una división por $0$ . La expresión es indefinida.

Indefinida

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{0}$

Paso 5.1.4

La expresión contiene una división por $0$ . La expresión es indefinida.

Indefinida

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{0}$

Paso 5.2

$lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}}{\sec^{2} (x) \tan (x)} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3

Obtén la derivada del numerador y el denominador.

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Paso 5.3.1

Diferencia el numerador y el denominador.

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.2

Según la regla de la suma, la derivada de $x^{2} e^{x} + 2 x e^{x}$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x^{2} e^{x}] + \frac{d}{d x} [2 x e^{x}]$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [x^{2} e^{x}] + \frac{d}{d x} [2 x e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.3

Evalúa $\frac{d}{d x} [x^{2} e^{x}]$ .

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Paso 5.3.3.1

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x^{2}$ y $g (x) = e^{x}$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} \frac{d}{d x} [e^{x}] + e^{x} \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [2 x e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.3.2

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [2 x e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.3.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \cdot 2 x + \frac{d}{d x} [2 x e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.4

Evalúa $\frac{d}{d x} [2 x e^{x}]$ .

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Paso 5.3.4.1

Como $2$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $2 x e^{x}$ con respecto a $x$ es $2 \frac{d}{d x} [x e^{x}]$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \cdot 2 x + 2 \frac{d}{d x} [x e^{x}]}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.4.2

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x$ y $g (x) = e^{x}$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \cdot 2 x + 2 (x \frac{d}{d x} [e^{x}] + e^{x} \frac{d}{d x} [x])}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.4.3

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \cdot 2 x + 2 (x e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} [x])}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.4.4

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \cdot 2 x + 2 (x e^{x} + e^{x} \cdot 1)}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.4.5

Multiplica $e^{x}$ por $1$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \cdot 2 x + 2 (x e^{x} + e^{x})}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.5

Simplifica.

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Paso 5.3.5.1

Aplica la propiedad distributiva.

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + e^{x} \cdot 2 x + 2 x e^{x} + 2 e^{x}}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.5.2

Suma $e^{x} (2 x)$ y $2 x e^{x}$ .

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Paso 5.3.5.2.1

Mueve $e^{x}$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 2 x e^{x} + 2 x e^{x} + 2 e^{x}}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.5.2.2

Suma $2 x e^{x}$ y $2 x e^{x}$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.5.3

Reordena los términos.

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{e^{x} x^{2} + 4 e^{x} x + 2 e^{x}}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.5.4

Reordena los factores en $e^{x} x^{2} + 4 e^{x} x + 2 e^{x}$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\frac{d}{d x} [\sec^{2} (x) \tan (x)]}$

Paso 5.3.6

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = \sec^{2} (x)$ y $g (x) = \tan (x)$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{2} (x) \frac{d}{d x} [\tan (x)] + \tan (x) \frac{d}{d x} [\sec^{2} (x)]}$

Paso 5.3.7

La derivada de $\tan (x)$ con respecto a $x$ es $\sec^{2} (x)$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{2} (x) \sec^{2} (x) + \tan (x) \frac{d}{d x} [\sec^{2} (x)]}$

Paso 5.3.8

Multiplica $\sec^{2} (x)$ por $\sec^{2} (x)$ sumando los exponentes.

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Paso 5.3.8.1

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{{\sec (x)}^{2 + 2} + \tan (x) \frac{d}{d x} [\sec^{2} (x)]}$

Paso 5.3.8.2

Suma $2$ y $2$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + \tan (x) \frac{d}{d x} [\sec^{2} (x)]}$

Paso 5.3.9

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = x^{2}$ y $g (x) = \sec (x)$ .

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Paso 5.3.9.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $\sec (x)$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + \tan (x) \frac{d}{d u} [u^{2}] \frac{d}{d x} [\sec (x)]}$

Paso 5.3.9.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ es $n u^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + \tan (x) \cdot 2 u \frac{d}{d x} [\sec (x)]}$

Paso 5.3.9.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $\sec (x)$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + \tan (x) \cdot 2 \sec (x) \frac{d}{d x} [\sec (x)]}$

Paso 5.3.10

Mueve $2$ a la izquierda de $\tan (x)$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \cdot \tan (x) \sec (x) \frac{d}{d x} [\sec (x)]}$

Paso 5.3.11

La derivada de $\sec (x)$ con respecto a $x$ es $\sec (x) \tan (x)$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \tan (x) \sec (x) \sec (x) \tan (x)}$

Paso 5.3.12

Eleva $\tan (x)$ a la potencia de $1$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \tan^{1} (x) \tan (x) \sec (x) \sec (x)}$

Paso 5.3.13

Eleva $\tan (x)$ a la potencia de $1$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \tan^{1} (x) \tan^{1} (x) \sec (x) \sec (x)}$

Paso 5.3.14

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 {\tan (x)}^{1 + 1} \sec (x) \sec (x)}$

Paso 5.3.15

Suma $1$ y $1$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \tan^{2} (x) \sec (x) \sec (x)}$

Paso 5.3.16

Eleva $\sec (x)$ a la potencia de $1$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \tan^{2} (x) \sec^{1} (x) \sec (x)}$

Paso 5.3.17

Eleva $\sec (x)$ a la potencia de $1$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \tan^{2} (x) \sec^{1} (x) \sec^{1} (x)}$

Paso 5.3.18

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \tan^{2} (x) {\sec (x)}^{1 + 1}}$

Paso 5.3.19

Suma $1$ y $1$ .

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{\sec^{4} (x) + 2 \tan^{2} (x) \sec^{2} (x)}$

Paso 5.3.20

Reordena los términos.

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6

Evalúa el límite.

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Paso 6.1

Divide el límite mediante la regla del cociente de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{lim_{x \to 0} x^{2} e^{x} + 4 x e^{x} + 2 e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.2

Divide el límite mediante la regla de la suma de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{lim_{x \to 0} x^{2} e^{x} + lim_{x \to 0} 4 x e^{x} + lim_{x \to 0} 2 e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.3

Divide el límite mediante la regla del producto de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{lim_{x \to 0} x^{2} \cdot lim_{x \to 0} e^{x} + lim_{x \to 0} 4 x e^{x} + lim_{x \to 0} 2 e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.4

Mueve el exponente $2$ de $x^{2}$ fuera del límite mediante la regla de la potencia de límites.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot lim_{x \to 0} e^{x} + lim_{x \to 0} 4 x e^{x} + lim_{x \to 0} 2 e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.5

Mueve el límite dentro del exponente.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + lim_{x \to 0} 4 x e^{x} + lim_{x \to 0} 2 e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.6

Mueve el término $4$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x e^{x} + lim_{x \to 0} 2 e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.7

Divide el límite mediante la regla del producto de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot lim_{x \to 0} e^{x} + lim_{x \to 0} 2 e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.8

Mueve el límite dentro del exponente.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + lim_{x \to 0} 2 e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.9

Mueve el término $2$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 lim_{x \to 0} e^{x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.10

Mueve el límite dentro del exponente.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{lim_{x \to 0} 2 \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + \sec^{4} (x)}$

Paso 6.11

Divide el límite mediante la regla de la suma de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

Paso 6.12

Mueve el término $2$ fuera del límite porque es constante con respecto a $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \tan^{2} (x) + lim_{x \to 0} \sec^{4} (x)}$

Paso 6.13

Divide el límite mediante la regla del producto de límites en el límite en que $x$ se aproxima a $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 lim_{x \to 0} \sec^{2} (x) \cdot lim_{x \to 0} \tan^{2} (x) + lim_{x \to 0} \sec^{4} (x)}$

Paso 6.14

Mueve el exponente $2$ de $\sec^{2} (x)$ fuera del límite mediante la regla de la potencia de límites.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 {(lim_{x \to 0} \sec (x))}^{2} \cdot lim_{x \to 0} \tan^{2} (x) + lim_{x \to 0} \sec^{4} (x)}$

Paso 6.15

Mueve el límite dentro de la función trigonométrica porque la secante es continua.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 \sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot lim_{x \to 0} \tan^{2} (x) + lim_{x \to 0} \sec^{4} (x)}$

Paso 6.16

Mueve el exponente $2$ de $\tan^{2} (x)$ fuera del límite mediante la regla de la potencia de límites.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 \sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot {(lim_{x \to 0} \tan (x))}^{2} + lim_{x \to 0} \sec^{4} (x)}$

Paso 6.17

Mueve el límite dentro de la función trigonométrica porque la tangente es continua.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{{(lim_{x \to 0} x)}^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 \sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot \tan^{2} (lim_{x \to 0} x) + lim_{x \to 0} \sec^{4} (x)}$

Paso 6.18

Mueve el exponente $4$ de $\sec^{4} (x)$ fuera del límite mediante la regla de la potencia de límites.

Paso 6.19

Mueve el límite dentro de la función trigonométrica porque la secante es continua.

Paso 7

Evalúa los límites mediante el ingreso de $0$ para todos los casos de $x$ .

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Paso 7.1

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 \sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot \tan^{2} (lim_{x \to 0} x) + \sec^{4} (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 7.2

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 4 lim_{x \to 0} x \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 \sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot \tan^{2} (lim_{x \to 0} x) + \sec^{4} (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 7.3

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 4 \cdot 0 \cdot e^{lim_{x \to 0} x} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 \sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot \tan^{2} (lim_{x \to 0} x) + \sec^{4} (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 7.4

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 4 \cdot 0 \cdot e^{0} + 2 e^{lim_{x \to 0} x}}{2 \sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot \tan^{2} (lim_{x \to 0} x) + \sec^{4} (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 7.5

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 4 \cdot 0 \cdot e^{0} + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (lim_{x \to 0} x) \cdot \tan^{2} (lim_{x \to 0} x) + \sec^{4} (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 7.6

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 4 \cdot 0 \cdot e^{0} + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (lim_{x \to 0} x) + \sec^{4} (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 7.7

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 4 \cdot 0 \cdot e^{0} + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (lim_{x \to 0} x)}$

Paso 7.8

Evalúa el límite de $x$ mediante el ingreso de $0$ para $x$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0^{2} \cdot e^{0} + 4 \cdot 0 \cdot e^{0} + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8

Simplifica la respuesta.

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Paso 8.1

Simplifica el numerador.

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Paso 8.1.1

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 \cdot e^{0} + 4 \cdot 0 \cdot e^{0} + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.2

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 \cdot 1 + 4 \cdot 0 \cdot e^{0} + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.3

Multiplica $0$ por $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 4 \cdot 0 \cdot e^{0} + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.4

Multiplica $4$ por $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 0 \cdot e^{0} + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.5

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 0 \cdot 1 + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.6

Multiplica $0$ por $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 0 + 2 e^{0}}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.7

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 0 + 2 \cdot 1}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.8

Multiplica $2$ por $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 0 + 2}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.9

Suma $0$ y $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0 + 2}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.1.10

Suma $0$ y $2$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{2 \sec^{2} (0) \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.2

Simplifica el denominador.

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Paso 8.2.1

El valor exacto de $\sec (0)$ es $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{2 \cdot 1^{2} \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.2.2

Uno elevado a cualquier potencia es uno.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{2 \cdot 1 \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.2.3

Multiplica $2$ por $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{2 \cdot \tan^{2} (0) + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.2.4

El valor exacto de $\tan (0)$ es $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{2 \cdot 0^{2} + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.2.5

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{2 \cdot 0 + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.2.6

Multiplica $2$ por $0$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{0 + \sec^{4} (0)}$

Paso 8.2.7

El valor exacto de $\sec (0)$ es $1$ .

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{0 + 1^{4}}$

Paso 8.2.8

Uno elevado a cualquier potencia es uno.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{0 + 1}$

Paso 8.2.9

Suma $0$ y $1$ .

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

Paso 8.3

Cancela el factor común de $2$ .

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Paso 8.3.1

Cancela el factor común.

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

Paso 8.3.2

Reescribe la expresión.

$1$