Математический анализ Примеры

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} - 1 - x)}{10 x^{3}}$

Этап 1

Найдем предел числителя и предел знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Возьмем предел числителя и предел знаменателя.

$\frac{lim_{x \to 0^{+}} 3 (e^{x} - 1 - x)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2

Найдем предел числителя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.1

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

$\frac{3 lim_{x \to 0^{+}} e^{x} - 1 - x}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.2

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

$\frac{3 (lim_{x \to 0^{+}} e^{x} - lim_{x \to 0^{+}} 1 - lim_{x \to 0^{+}} x)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.3

Внесем предел под знак экспоненты.

$\frac{3 (e^{lim_{x \to 0^{+}} x} - lim_{x \to 0^{+}} 1 - lim_{x \to 0^{+}} x)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.4

Найдем предел $1$ , который является константой по мере приближения $x$ к $0$ .

$\frac{3 (e^{lim_{x \to 0^{+}} x} - 1 \cdot 1 - lim_{x \to 0^{+}} x)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.5

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.5.1

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

$\frac{3 (e^{0} - 1 \cdot 1 - lim_{x \to 0^{+}} x)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.5.2

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

$\frac{3 (e^{0} - 1 \cdot 1 + 0)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.6

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.6.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.6.1.1

Любое число в степени $0$ равно $1$ .

$\frac{3 (1 - 1 \cdot 1 + 0)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.6.1.2

Умножим $- 1$ на $1$ .

$\frac{3 (1 - 1 + 0)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.6.2

Вычтем $1$ из $1$ .

$\frac{3 (0 + 0)}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.6.3

Добавим $0$ и $0$ .

$\frac{3 \cdot 0}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.2.6.4

Умножим $3$ на $0$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{3}}$

Этап 1.3

Найдем предел знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.1

Вычислим предел.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.1.1

Вынесем член $10$ из-под знака предела, так как он не зависит от $x$ .

$\frac{0}{10 lim_{x \to 0^{+}} x^{3}}$

Этап 1.3.1.2

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

$\frac{0}{10 {(lim_{x \to 0^{+}} x)}^{3}}$

Этап 1.3.2

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

$\frac{0}{10 \cdot 0^{3}}$

Этап 1.3.3

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.3.3.1

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

$\frac{0}{10 \cdot 0}$

Этап 1.3.3.2

Умножим $10$ на $0$ .

$\frac{0}{0}$

Этап 1.3.3.3

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

Неопределенные

$\frac{0}{0}$

Этап 1.3.4

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

Неопределенные

$\frac{0}{0}$

Этап 1.4

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

Неопределенные

$\frac{0}{0}$

Этап 2

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

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} - 1 - x)}{10 x^{3}} = lim_{x \to 0^{+}} \frac{\frac{d}{d x} [3 (e^{x} - 1 - x)]}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3

Найдем производную числителя и знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Продифференцируем числитель и знаменатель.

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{\frac{d}{d x} [3 (e^{x} - 1 - x)]}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.2

Поскольку $3$ является константой относительно $x$ , производная $3 (e^{x} - 1 - x)$ по $x$ равна $3 \frac{d}{d x} [e^{x} - 1 - x]$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 \frac{d}{d x} [e^{x} - 1 - x]}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.3

По правилу суммы производная $e^{x} - 1 - x$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [e^{x}] + \frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [- x]$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (\frac{d}{d x} [e^{x}] + \frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [- x])}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.4

Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ имеет вид $a^{x} \ln (a)$ , где $a$ = $e$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} + \frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [- x])}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.5

Поскольку $- 1$ является константой относительно $x$ , производная $- 1$ относительно $x$ равна $0$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} + 0 + \frac{d}{d x} [- x])}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.6

Добавим $e^{x}$ и $0$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} + \frac{d}{d x} [- x])}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.7

Поскольку $- 1$ является константой относительно $x$ , производная $- x$ по $x$ равна $- \frac{d}{d x} [x]$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} - \frac{d}{d x} [x])}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.8

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

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} - 1 \cdot 1)}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.9

Умножим $- 1$ на $1$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} - 1)}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.10

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.10.1

Применим свойство дистрибутивности.

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 e^{x} + 3 \cdot - 1}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.10.2

Умножим $3$ на $- 1$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 e^{x} - 3}{\frac{d}{d x} [10 x^{3}]}$

Этап 3.11

Поскольку $10$ является константой относительно $x$ , производная $10 x^{3}$ по $x$ равна $10 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 e^{x} - 3}{10 \frac{d}{d x} [x^{3}]}$

Этап 3.12

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 3$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 e^{x} - 3}{10 (3 x^{2})}$

Этап 3.13

Умножим $3$ на $10$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 e^{x} - 3}{30 x^{2}}$

Этап 4

Сократим общий множитель $3 e^{x} - 3$ и $30$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Вынесем множитель $3$ из $3 e^{x}$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x}) - 3}{30 x^{2}}$

Этап 4.2

Вынесем множитель $3$ из $- 3$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x}) + 3 (- 1)}{30 x^{2}}$

Этап 4.3

Вынесем множитель $3$ из $3 (e^{x}) + 3 (- 1)$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} - 1)}{30 x^{2}}$

Этап 4.4

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.4.1

Вынесем множитель $3$ из $30 x^{2}$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} - 1)}{3 (10 x^{2})}$

Этап 4.4.2

Сократим общий множитель.

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{3 (e^{x} - 1)}{3 (10 x^{2})}$

Этап 4.4.3

Перепишем это выражение.

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{e^{x} - 1}{10 x^{2}}$

Этап 5

Применим правило Лопиталя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Найдем предел числителя и предел знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.1

Возьмем предел числителя и предел знаменателя.

$\frac{lim_{x \to 0^{+}} e^{x} - 1}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{2}}$

Этап 5.1.2

Найдем предел числителя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.1

Вычислим предел.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.1.1

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

$\frac{lim_{x \to 0^{+}} e^{x} - lim_{x \to 0^{+}} 1}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{2}}$

Этап 5.1.2.1.2

Внесем предел под знак экспоненты.

$\frac{e^{lim_{x \to 0^{+}} x} - lim_{x \to 0^{+}} 1}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{2}}$

Этап 5.1.2.1.3

Найдем предел $1$ , который является константой по мере приближения $x$ к $0$ .

$\frac{e^{lim_{x \to 0^{+}} x} - 1 \cdot 1}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{2}}$

Этап 5.1.2.2

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

$\frac{e^{0} - 1 \cdot 1}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{2}}$

Этап 5.1.2.3

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.3.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.3.1.1

Любое число в степени $0$ равно $1$ .

$\frac{1 - 1 \cdot 1}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{2}}$

Этап 5.1.2.3.1.2

Умножим $- 1$ на $1$ .

$\frac{1 - 1}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{2}}$

Этап 5.1.2.3.2

Вычтем $1$ из $1$ .

$\frac{0}{lim_{x \to 0^{+}} 10 x^{2}}$

Этап 5.1.3

Найдем предел знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.1

Вычислим предел.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.1.1

Вынесем член $10$ из-под знака предела, так как он не зависит от $x$ .

$\frac{0}{10 lim_{x \to 0^{+}} x^{2}}$

Этап 5.1.3.1.2

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

$\frac{0}{10 {(lim_{x \to 0^{+}} x)}^{2}}$

Этап 5.1.3.2

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

$\frac{0}{10 \cdot 0^{2}}$

Этап 5.1.3.3

Упростим ответ.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.3.1

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

$\frac{0}{10 \cdot 0}$

Этап 5.1.3.3.2

Умножим $10$ на $0$ .

$\frac{0}{0}$

Этап 5.1.3.3.3

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

Неопределенные

$\frac{0}{0}$

Этап 5.1.3.4

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

Неопределенные

$\frac{0}{0}$

Этап 5.1.4

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

Неопределенные

$\frac{0}{0}$

Этап 5.2

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{e^{x} - 1}{10 x^{2}} = lim_{x \to 0^{+}} \frac{\frac{d}{d x} [e^{x} - 1]}{\frac{d}{d x} [10 x^{2}]}$

Этап 5.3

Найдем производную числителя и знаменателя.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.3.1

Продифференцируем числитель и знаменатель.

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{\frac{d}{d x} [e^{x} - 1]}{\frac{d}{d x} [10 x^{2}]}$

Этап 5.3.2

По правилу суммы производная $e^{x} - 1$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [e^{x}] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{\frac{d}{d x} [e^{x}] + \frac{d}{d x} [- 1]}{\frac{d}{d x} [10 x^{2}]}$

Этап 5.3.3

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{e^{x} + \frac{d}{d x} [- 1]}{\frac{d}{d x} [10 x^{2}]}$

Этап 5.3.4

Поскольку $- 1$ является константой относительно $x$ , производная $- 1$ относительно $x$ равна $0$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{e^{x} + 0}{\frac{d}{d x} [10 x^{2}]}$

Этап 5.3.5

Добавим $e^{x}$ и $0$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{e^{x}}{\frac{d}{d x} [10 x^{2}]}$

Этап 5.3.6

Поскольку $10$ является константой относительно $x$ , производная $10 x^{2}$ по $x$ равна $10 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{e^{x}}{10 \frac{d}{d x} [x^{2}]}$

Этап 5.3.7

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

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{e^{x}}{10 (2 x)}$

Этап 5.3.8

Умножим $2$ на $10$ .

$lim_{x \to 0^{+}} \frac{e^{x}}{20 x}$

Этап 6

Так как числитель положителен, а знаменатель $20 x$ стремится к нулю и больше нуля для $x$ около $0$ справа, функция неограниченно растет.

$\infty$