Математический анализ Примеры

$lim_{x \to - 4} \frac{\sqrt{x^{2} + 9} - 5}{x + 4}$

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.

$\frac{lim_{x \to - 4} \sqrt{x^{2} + 9} - 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2

Найдем предел числителя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.1

Вычислим предел.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.1.1

Разобьем предел с помощью правила суммы пределов при стремлении $x$ к $- 4$ .

$\frac{lim_{x \to - 4} \sqrt{x^{2} + 9} - lim_{x \to - 4} 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.1.2

Внесем предел под знак радикала.

$\frac{\sqrt{lim_{x \to - 4} x^{2} + 9} - lim_{x \to - 4} 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.1.3

Разобьем предел с помощью правила суммы пределов при стремлении $x$ к $- 4$ .

$\frac{\sqrt{lim_{x \to - 4} x^{2} + lim_{x \to - 4} 9} - lim_{x \to - 4} 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.1.4

Вынесем степень $2$ в выражении $x^{2}$ из-под знака предела по правилу степени для пределов.

$\frac{\sqrt{{(lim_{x \to - 4} x)}^{2} + lim_{x \to - 4} 9} - lim_{x \to - 4} 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.1.5

Найдем предел $9$ , который является константой по мере приближения $x$ к $- 4$ .

$\frac{\sqrt{{(lim_{x \to - 4} x)}^{2} + 9} - lim_{x \to - 4} 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.1.6

Найдем предел $5$ , который является константой по мере приближения $x$ к $- 4$ .

$\frac{\sqrt{{(lim_{x \to - 4} x)}^{2} + 9} - 1 \cdot 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.2

Найдем предел $x$ , подставив значение $- 4$ для $x$ .

$\frac{\sqrt{{(- 4)}^{2} + 9} - 1 \cdot 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.3

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.3.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.2.3.1.1

Возведем $- 4$ в степень $2$ .

$\frac{\sqrt{16 + 9} - 1 \cdot 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.3.1.2

Добавим $16$ и $9$ .

$\frac{\sqrt{25} - 1 \cdot 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.3.1.3

Перепишем $25$ в виде $5^{2}$ .

$\frac{\sqrt{5^{2}} - 1 \cdot 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.3.1.4

Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.

$\frac{5 - 1 \cdot 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.3.1.5

Умножим $- 1$ на $5$ .

$\frac{5 - 5}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.2.3.2

Вычтем $5$ из $5$ .

$\frac{0}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.3

Найдем предел знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.3.1

Вычислим предел.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1.3.1.1

Разобьем предел с помощью правила суммы пределов при стремлении $x$ к $- 4$ .

$\frac{0}{lim_{x \to - 4} x + lim_{x \to - 4} 4}$

Этап 1.1.3.1.2

Найдем предел $4$ , который является константой по мере приближения $x$ к $- 4$ .

$\frac{0}{lim_{x \to - 4} x + 4}$

Этап 1.1.3.2

Найдем предел $x$ , подставив значение $- 4$ для $x$ .

$\frac{0}{- 4 + 4}$

Этап 1.1.3.3

Добавим $- 4$ и $4$ .

$\frac{0}{0}$

Этап 1.1.3.4

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

Неопределенные

$\frac{0}{0}$

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.

$lim_{x \to - 4} \frac{\sqrt{x^{2} + 9} - 5}{x + 4} = lim_{x \to - 4} \frac{\frac{d}{d x} [\sqrt{x^{2} + 9} - 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3

Найдем производную числителя и знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.1

Продифференцируем числитель и знаменатель.

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{d}{d x} [\sqrt{x^{2} + 9} - 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.2

По правилу суммы производная $\sqrt{x^{2} + 9} - 5$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [\sqrt{x^{2} + 9}] + \frac{d}{d x} [- 5]$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{d}{d x} [\sqrt{x^{2} + 9}] + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3

Найдем значение $\frac{d}{d x} [\sqrt{x^{2} + 9}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.3.1

С помощью $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ запишем $\sqrt{x^{2} + 9}$ в виде ${(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{d}{d x} [{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.2

Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ имеет вид $f' (g (x)) g' (x)$ , где $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ и $g (x) = x^{2} + 9$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.3.2.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u$ как $x^{2} + 9$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [x^{2} + 9] + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.2.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ имеет вид $n u^{n - 1}$ , где $n = \frac{1}{2}$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [x^{2} + 9] + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.2.3

Заменим все вхождения $u$ на $x^{2} + 9$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [x^{2} + 9] + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.3

По правилу суммы производная $x^{2} + 9$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [9]$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2} - 1} (\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [9]) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.4

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2} - 1} (2 x + \frac{d}{d x} [9]) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.5

Поскольку $9$ является константой относительно $x$ , производная $9$ относительно $x$ равна $0$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2} - 1} (2 x + 0) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.6

Чтобы записать $- 1$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{2}{2}$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} (2 x + 0) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.7

Объединим $- 1$ и $\frac{2}{2}$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} (2 x + 0) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.8

Объединим числители над общим знаменателем.

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} (2 x + 0) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.9

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.3.9.1

Умножим $- 1$ на $2$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{1 - 2}{2}} (2 x + 0) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.9.2

Вычтем $2$ из $1$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{\frac{- 1}{2}} (2 x + 0) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.10

Вынесем знак минуса перед дробью.

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}} (2 x + 0) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.11

Добавим $2 x$ и $0$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{1}{2} {(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}} (2 x) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.12

Объединим $\frac{1}{2}$ и ${(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}}$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{{(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}}}{2} (2 x) + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.13

Объединим $2$ и $\frac{{(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}}}{2}$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{2 {(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}}}{2} x + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.14

Объединим $\frac{2 {(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}}}{2}$ и $x$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{2 {(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}} x}{2} + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.15

Перенесем ${(x^{2} + 9)}^{- \frac{1}{2}}$ в знаменатель, используя правило отрицательных степеней $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{2 x}{2 {(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.16

Сократим общий множитель.

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{2 x}{2 {(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.3.17

Перепишем это выражение.

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 5]}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.4

Поскольку $- 5$ является константой относительно $x$ , производная $- 5$ относительно $x$ равна $0$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}} + 0}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.5

Добавим $\frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}}$ и $0$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}}}{\frac{d}{d x} [x + 4]}$

Этап 1.3.6

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

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}}}{\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [4]}$

Этап 1.3.7

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

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}}}{1 + \frac{d}{d x} [4]}$

Этап 1.3.8

Поскольку $4$ является константой относительно $x$ , производная $4$ относительно $x$ равна $0$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 0}$

Этап 1.3.9

Добавим $1$ и $0$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{\frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}}}{1}$

Этап 1.4

Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.

$lim_{x \to - 4} \frac{x}{{(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}} \cdot 1$

Этап 1.5

Перепишем ${(x^{2} + 9)}^{\frac{1}{2}}$ в виде $\sqrt{x^{2} + 9}$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{x}{\sqrt{x^{2} + 9}} \cdot 1$

Этап 1.6

Умножим $\frac{x}{\sqrt{x^{2} + 9}}$ на $1$ .

$lim_{x \to - 4} \frac{x}{\sqrt{x^{2} + 9}}$

Этап 2

Вычислим предел.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Разобьем предел с помощью правила частного пределов при стремлении $x$ к $- 4$ .

$\frac{lim_{x \to - 4} x}{lim_{x \to - 4} \sqrt{x^{2} + 9}}$

Этап 2.2

Внесем предел под знак радикала.

$\frac{lim_{x \to - 4} x}{\sqrt{lim_{x \to - 4} x^{2} + 9}}$

Этап 2.3

Разобьем предел с помощью правила суммы пределов при стремлении $x$ к $- 4$ .

$\frac{lim_{x \to - 4} x}{\sqrt{lim_{x \to - 4} x^{2} + lim_{x \to - 4} 9}}$

Этап 2.4

Вынесем степень $2$ в выражении $x^{2}$ из-под знака предела по правилу степени для пределов.

$\frac{lim_{x \to - 4} x}{\sqrt{{(lim_{x \to - 4} x)}^{2} + lim_{x \to - 4} 9}}$

Этап 2.5

Найдем предел $9$ , который является константой по мере приближения $x$ к $- 4$ .

$\frac{lim_{x \to - 4} x}{\sqrt{{(lim_{x \to - 4} x)}^{2} + 9}}$

Этап 3

Найдем значения пределов, подставив значение $- 4$ для всех вхождений $x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Найдем предел $x$ , подставив значение $- 4$ для $x$ .

$\frac{- 4}{\sqrt{{(lim_{x \to - 4} x)}^{2} + 9}}$

Этап 3.2

Найдем предел $x$ , подставив значение $- 4$ для $x$ .

$\frac{- 4}{\sqrt{{(- 4)}^{2} + 9}}$

Этап 4

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Упростим знаменатель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1.1

Возведем $- 4$ в степень $2$ .

$\frac{- 4}{\sqrt{16 + 9}}$

Этап 4.1.2

Добавим $16$ и $9$ .

$\frac{- 4}{\sqrt{25}}$

Этап 4.1.3

Перепишем $25$ в виде $5^{2}$ .

$\frac{- 4}{\sqrt{5^{2}}}$

Этап 4.1.4

Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.

$\frac{- 4}{5}$

Этап 4.2

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{4}{5}$

Этап 5

Результат можно представить в различном виде.

Точная форма:

$- \frac{4}{5}$

Десятичная форма:

$- 0.8$