Calcul infinitésimal Exemples

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

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.

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

Étape 1.1.2

Évaluez la limite du numérateur.

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Étape 1.1.2.1

Déplacez la limite dans la fonction trigonométrique car la tangente est continue.

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

Étape 1.1.2.2

Évaluez la limite de $x$ en insérant $0$ pour $x$ .

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

Étape 1.1.2.3

La valeur exacte de $\tan (0)$ est $0$ .

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

Étape 1.1.3

Évaluez la limite du dénominateur.

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Étape 1.1.3.1

Évaluez la limite.

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Étape 1.1.3.1.1

Déplacez l’exposant $2$ de $\sin^{2} (x)$ hors de la limite en utilisant la règle des puissances limites.

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

Étape 1.1.3.1.2

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

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

Étape 1.1.3.2

Évaluez la limite de $x$ en insérant $0$ pour $x$ .

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

Étape 1.1.3.3

Simplifiez la réponse.

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Étape 1.1.3.3.1

La valeur exacte de $\sin (0)$ est $0$ .

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

Étape 1.1.3.3.2

L’élévation de $0$ à toute puissance positive produit $0$ .

$\frac{0}{0}$

Étape 1.1.3.3.3

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

Indéfini

$\frac{0}{0}$

Étape 1.1.3.4

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.

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

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.

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

Étape 1.3.2

La dérivée de $\tan (x)$ par rapport à $x$ est $\sec^{2} (x)$ .

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

Étape 1.3.3

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

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Étape 1.3.3.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u$ comme $\sin (x)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (x)}{\frac{d}{d u} [u^{2}] \frac{d}{d x} [\sin (x)]}$

Étape 1.3.3.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ est $n u^{n - 1}$ où $n = 2$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (x)}{2 u \frac{d}{d x} [\sin (x)]}$

Étape 1.3.3.3

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $\sin (x)$ .

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

Étape 1.3.4

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

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (x)}{2 \sin (x) \cos (x)}$

Étape 1.3.5

Simplifiez

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Étape 1.3.5.1

Réorganisez les facteurs de $2 \sin (x) \cos (x)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (x)}{2 \cos (x) \sin (x)}$

Étape 1.3.5.2

Remettez dans l’ordre $2 \cos (x)$ et $\sin (x)$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (x)}{\sin (x) (2 \cos (x))}$

Étape 1.3.5.3

Remettez dans l’ordre $\sin (x)$ et $2$ .

$lim_{x \to 0} \frac{\sec^{2} (x)}{2 \cdot \sin (x) \cos (x)}$

Étape 1.3.5.4

Appliquez l’identité d’angle double du sinus.

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

Étape 2

Comme la fonction approche de $- \infty$ depuis la gauche et $\infty$ depuis la droite, la limite n’existe pas.

$N’existe pas$