AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №2461

Условие

Найти предел \(\displaystyle{\lim_{x\to{1}}\frac{\sin^2\left( \pi\cdot{2^x} \right)}{\ln\left( \cos\left( \pi\cdot{2^x} \right) \right)}}\).

Решение

Введём новую переменную \(\displaystyle{t}\) с таким расчётом, чтобы \(\displaystyle{t\to{0}}\). Принимая \(\displaystyle{t=\pi\cdot{2^x}-2\pi}\), получим:

\[ \lim_{x\to{1}}\frac{\sin^2\left( \pi\cdot{2^x} \right)}{\ln\left( \cos\left( \pi\cdot{2^x} \right) \right)} =\left[\frac{0}{0}\right] =\lim_{t\to{0}}\frac{\sin^2\left(t+2\pi\right)}{\ln\cos\left( t+2\pi\right)} =\lim_{t\to{0}}\frac{\sin^2 t}{\ln\cos{t}} \]

Далее можно идти разными путями. Эквивалентности, замечательные пределы (и следствия из них), формулы Маклорена – всё, что угодно. Например, используем эквивалентности:

\[ \lim_{t\to{0}}\frac{\sin^2 t}{\ln\cos{t}} =\lim_{t\to{0}}\frac{\sin^2 t}{\ln\left( 1+\cos{t}-1 \right)} =\lim_{t\to{0}}\frac{t^2}{\cos{t}-1} =\lim_{t\to{0}}\frac{t^2}{-\frac{t^2}{2}} =-2 \]

Или можем закончить решение так:

\[ \lim_{t\to{0}}\frac{\sin^2 t}{\cos{t}-1} =\lim_{t\to{0}}\frac{1-\cos^2 t}{\cos{t}-1} =\lim_{t\to{0}}\frac{\left( 1-\cos{t} \right)\cdot\left( 1+\cos{t} \right)}{\cos{t}-1} =\lim_{t\to{0}}\left( -1-\cos{t} \right) =-2 \]

Ответ:

-2

Источники задачи

Задачник №5Демидович "Сборник задач и упражнений по математическому анализу"
Раздел №1Введение в анализ
Задача №545
Пункт №4