unidade 2 limites

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE INSTITUTO DE MATEMÁTICA, ESTATÍSTICA E FÍSICA CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL UNIDADE 2 Limites de Funções Reais de Uma Variável Objetivos Calcular limites de funções. Analisar a existência de limites. Usar a definição de limites para provar validade do resultado do cálculo do limite. Determinar a existência ou não de assíntotas verticais e/ou horizontais de funções Aplicar os limites fundamentais no cálculo de limites envolvendo funções mais complexas.

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limites

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE INSTITUTO DE MATEMTICA, ESTATSTICA E FSICA

    CLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL

    UNIDADE 2

    Limites de Funes Reais de Uma Varivel

    Objetivos

    Calcular limites de funes.

    Analisar a existncia de limites. Usar a definio de limites para provar validade do resultado do clculo do limite.

    Determinar a existncia ou no de assntotas verticais e/ou horizontais de funes

    Aplicar os limites fundamentais no clculo de limites envolvendo funes mais complexas.

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    51

    UNIDADE 2 LIMITES DE FUNES REAIS DE UMA VARIVEL

    Nessa unidade sero estudados os conceitos de limites que permitem definir o comportamento de uma funo em um determinado ponto.

    2.1 Definies importantes

    a) Vizinhana: Chama-se vizinhana (ou entorno) de centro em a e raio ao intervalo aberto ( ) + aa , , onde 0>

    Notao: ( ) ( ) { }

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    52

    Observao: No importa o que acontea com ( )xf quando x igual a a , o que interessa o comportamento de ( )xf para x perto de a .

    Notao: ( ) Lxfax

    =

    lim l-se L o limite de ( )xf quando x se aproxima de a . O matemtico francs Augustin-Louis Cauchy (1789-1857) foi a primeira pessoa a atribuir um

    significado matematicamente rigoroso s frases ( )xf se aproxima arbitrariamente de L e x se aproxima de a .

    Exemplo 2: Como ser o comportamento da funo ( ) 12 += xxxf quando x est cada vez mais prximo de 2?

    Soluo:

    1) Grfico 2) Tabela

    Observe os grficos abaixo.

    a)

    b)

    c)

    d)

    O que acontece com a funo ( )xf quando x se aproxima de a , mantendo-se porm ax ?

    ( )xf se aproxima do nmero L nos casos a), b) e c), porm no caso d) no se aproxima de nenhum nmero.

    Para os casos a), b) e c) pode-se dizer que o limite de ( )xf para x tendendo a a L e escreve-se ( ) Lxf

    ax=

    lim .

    Para o caso d), no existe o limite.

    x f(x)1,0 1,0000001,5 1,7500001,9 2,710000

    1,95 2,8525001,99 2,970100

    1,995 2,9850251,999 2,997001

    22,001 3,0030012,005 3,015025

    2,01 3,0301002,05 3,1525002,1 3,3100002,5 4,750000

    3 7,000000

    3) Algbrico L)x(flim

    ax=

    L-se: limite de ( )xf quando x tende a L .

    3312212

    2

    2

    2

    2==+=+

    xxxlimlimxxlim

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    53

    importante salientar que no importa o que acontece quando ax = , mas sim o que acontece com ( )xf para x nas proximidades de a .

    Observemos que podemos tornar f(x) to prximo de L quanto desejarmos, bastando para isso tomarmos x suficientemente prximo de a.

    A linguagem utilizada at aqui no uma linguagem matemtica, pois ao dizermos, por exemplo, x suficientemente prximo de a, no sabemos quantificar o quo prximo.

    Como exprimir em linguagem matemtica a definio de limite ( ) Lxfax

    =

    lim ?

    (1) ( )xf deve ser arbitrariamente prximo de L para todo x suficientemente prximo de a (e diferente de a ).

    Como definir proximidade arbitrria? A matemtica usa smbolos para indicar essas pequenas quantidades. Os smbolos usualmente so

    (epsilon) e (delta). Considere um nmero 0> , arbitrrio. Os nmeros de ( )xf so tais que ( ) + (delta) tal que Dx ,

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    54

    Exemplo 3: Como ser o comportamento da funo ( )

    =

    =

    3,53,12

    x

    xxxf quando x est cada vez mais

    prximo de 3?

    Soluo:

    tal que Dx ,

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    55

    Exemplo 5: Prove formalmente que 4lim2

    2=

    xx .

    Soluo:

    Deve-se provar que: dado qualquer 0> , existe 0> tal que Dx ,

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    56

    Existncia do limite finito

    Teorema: O limite ( )xfax

    lim existe e igual a L se e somente se os limites laterais ( )xfax +

    lim e ( )xfax

    lim

    existem e tm o valor comum L .

    Exemplo 7: Considere as funes ( )x

    xxf = e ( ) xxg =

    a) Calcule ( )xfx +0lim .

    b) Calcule ( )xfx 0lim .

    c) Determine, se houver, ( )xfx 0lim

    .

    d) Calcule ( )xgx +0lim .

    e) Calcule ( )xgx 0lim .

    f) Determine, se houver, ( )xgx 0lim

    .

    Soluo:

    a) ( ) 1lim0

    =+

    xfx

    .

    b) ( ) 1lim0

    =

    xfx

    .

    c) Como ( ) ( )xfxfxx +

    00

    limlim , no existe ( )xfx 0lim

    .

    d) ( ) 0lim0

    =+

    xgx

    .

    e) ( ) 0lim0

    =

    xgx

    .

    f) Como ( ) ( ) 0limlim00

    ==++

    xgxgxx

    , existe ( )xgx 0lim

    e seu valor zero.

    Exerccios

    E2. Prove que o limite de ( )

    >

    =

    0,20,1

    x

    xxf

    quando x tende a zero no existe.

    E3. Dada a funo ( ) xxf = , determine, se houver:

    a) ( )xfx 0lim b) ( )xf

    x +0lim c) ( )xf

    x 0lim

    E4. Calcule o limite L , depois determine 0> tal que ( ) 01,0

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    57

    2.6 Propriedades usadas no clculo de limites

    Nesta seo so mostradas as propriedades usadas no clculo de limites de funes.

    Se L , M , a e k so nmeros reais e ( ) Lxfax

    =

    lim e ( ) Mxgax

    =

    lim , ento

    1. Limite da soma

    O limite da soma de duas funes a soma de seus limites: ( ){ } MLxgxfax

    +=+

    )(lim .

    Demonstrao:

    Seja 0> , considera-se 2

    .

    a) Existe 01 > tal que 10

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    58

    6. Limite da potenciao

    O limite da n-sima potncia de uma funo igual n-sima potncia do limite da funo: ( )[ ] ( )[ ] nn

    ax

    n

    axLxfxf ==

    limlim , se n um inteiro positivo qualquer.

    Ou ainda ( )[ ] ( ) ( )[ ] ( ) Mxgax

    xg

    axLxfxf ax ==

    limlimlim

    7. Limite da radiciao

    O limite da raiz n-sima de uma funo igual raiz n-sima do limite da funo: ( ) ( ) nn

    ax

    n

    axLxfxf ==

    limlim , se 0>L e n um inteiro positivo ou se 0L e n um inteiro positivo

    mpar.

    8. Limite de uma constante

    O limite de uma constante a prpria constante kkax

    =

    lim .

    9. Limite da funo identidade ( ) xxf =

    O limite da funo identidade o valor de a : axax

    =

    lim .

    10. Limite de funo polinomial

    Para qualquer polinmio, ( ) nn xcxcxccxp ++++= ...2210 e a qualquer nmero real, ento ( ) ( )apxp

    ax=

    lim .

    11. Limite de funo racional

    O limite de uma funo racional ( ) ( )( )xQxP

    xf = quando ax pode ser calculado por substituio,

    isto , ( ) ( )( )( )( )aQaP

    xQxP

    xfaxax

    ==

    limlim , desde que ( ) 0aQ .

    12. Limite do logaritmo natural de uma funo

    O limite do logaritmo natural de uma funo igual ao logaritmo natural do limite da funo: ( ) ( ) Lxfxf

    axaxlnlimlnlnlim ==

    .

    Exemplo 8: Calcule os seguintes limites:

    a) xxx

    3lim 25

    +

    R: 40

    b) 51lim

    2

    3 +

    x

    x

    x R: 1

    c) 52lim2

    ++

    xx

    Soluo: ( ) 9522lim52lim02

    =++=+ +

    hxhx

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    59

    d) 4lim3

    +

    xx

    Soluo: ( ) 743lim4lim03

    =+=+

    hxhx

    e) 1lim1

    +x

    x

    Soluo: ( ) 011lim1lim01

    =+= +

    hxhx

    f) 23

    9lim xx

    Soluo: ( ) 0699lim39lim 20

    2

    0=+=

    hhh

    hh

    g) 1lim 21

    ++x

    x

    Soluo: ( ) 211lim1lim 20

    2

    1=++=+

    +hx

    hx

    Exemplo 9: Considere a funo ( )

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    60

    Resposta

    a) Sim, 0)1( =f b) 0)(lim1

    =+

    xf

    x c) Sim

    d) Sim, 1)1( =f e) 2)(lim1

    =

    xfx

    f) No

    2.7 Limites Infinitos

    Definies:

    Se os valores de ( )xf crescem indefinidamente quando x tende a a , escreve-se ( ) +=

    xfax

    lim . A

    notao ( ) =

    xfax

    lim significa que para cada 0>M , existe 0> tal que Mxf >)( sempre que M , existe M1

    = tal que se 21

    .

    Exemplo 11: Calcule os seguintes limites:

    a) 4

    lim4

    x

    x

    x b) ( )23 3

    1lim

    xx c) ( )3lnlim

    3

    x

    x

    d) x

    x

    x

    2

    0

    3lim +

    e) 2

    1lim2

    xx

    Exemplo 12: Considere a funo ( )

    =

    2,2

    1

    2,2

    1

    xx

    xxxf , calcule ( )xf

    x 2lim

    .

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    61

    2.8 Limites no Infinito

    Definies:

    Seja uma funo f definida em todo x que pertence a algum intervalo aberto infinito, o qual se estende na direo positiva do eixo x , escreve-se ( ) Lxf

    x=

    +lim se dado qualquer 0> , h um correspondente

    nmero positivo M tal que ( ) . Seja uma funo f definida em todo x que pertence a algum intervalo aberto infinito, o qual se

    estende na direo negativa do eixo x , escreve-se ( ) Lxfx

    =

    lim se dado qualquer 0> , h um correspondente

    nmero negativo M tal que ( )

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    62

    Observaes:

    1. +=+

    n

    xxlim , ,...3,2,1=n

    2.

    =

    =+=

    ,...5,3,1,,...6,4,2,

    limn

    nx n

    x

    3. Um polinmio comporta-se como o seu termo de maior grau quando +x ou x .

    Exemplo 15: Calcule os limites: a) xxx

    38lim 2 ++

    b) 45 67lim xxx

    2.9 Unicidade do Limite

    Se ( ) Lxfax

    =

    lim e ( ) Mxfax

    =

    lim , ento ML = .

    Demonstrao:

    Vamos iniciar supondo que ML . Sem perda de generalidade, pode-se escrever que ML > .

    Tomemos 02

    >

    =

    ML .

    a) Existe 01 > tal que 10

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    63

    2.10 Indeterminaes

    So indeterminaes as substituies obtidas no clculo de limites que resultam em 00

    ,

    , ou

    nas potncias 1 , 00 , 0 .

    1. Indeterminao tipo 00

    Em uma funo racional quando o denominador e o numerador forem ambos nulos, fatora-se o numerador e o denominador, cancelando seus fatores comuns. Assim, podemos reduzir a frao outra, onde o numerador e o denominador no sejam mais nulos em ax = . Se isso acontecer, podemos obter o limite por substituio na frao simplificada.

    Em uma funo algbrica irracional, uma maneira de encontrar o limite de uma funo para qual

    a substituio direta leva a uma forma 00

    usar a tcnica de racionalizao. Essa tcnica pode ser usada para

    racionalizar o denominador ou o numerador.

    Exemplo 16: Como o comportamento da funo 3

    96)(2

    +=

    x

    xxxf quando x se aproxima de 3?

    Soluo:

    Observe que esta funo no est definida em 3=x . Contudo, isto no interfere no limite, uma vez que este determina o comportamento de )(xf para valores de x prximos a 3, mas no para 3=x .

    Para encontrarmos o limite desta funo quando x tende a trs, preciso simplific-la algebricamente, fatorando o numerador. Assim, temos:

    1) Tabela x f (x)

    2,9 -0,1 2,95 -0,05

    2,995 -0,005 2,999 -0,001

    3 3,001 0,001 3,005 0,005

    3,05 0,05 3,1 0,1

    Exemplo 17: Calcule os limites: a) 11

    lim0

    + x

    x

    x b)

    11lim

    4

    1

    x

    x

    x

    Soluo:

    a) Observe que esta funo no est definida em 0=x . Contudo, isto no interfere no limite, uma vez

    que este determina o comportamento de f para valores de x prximos a 0, mas no para x = 0. Para encontrarmos o limite desta funo quando x tende a zero, preciso simplific-la algebricamente, racionalizando o denominador.

    ( ) 03333

    33

    96

    nao)(indetermi 00

    396

    3962

    33

    2

    3

    2

    3

    2

    3

    2

    3

    ===

    =

    +

    =

    +

    =

    +

    xxxx

    x

    x

    limxlimx

    xlimx

    xxlim

    x

    xxlim

    ?x

    xxlim)

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    64

    Assim, temos:

    ?x

    xlimx

    =

    + 110

    ( )( )

    ( )

    21111011lim

    11lim1111lim

    1111

    11lim

    11lim

    0

    0000

    =+=++=++

    =

    ++=

    +

    ++=

    ++

    ++

    +=

    +

    x

    x

    xx

    x

    xx

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    xxxx

    Logo, 211

    lim0

    =

    + x

    x

    x.

    b) 11lim

    4

    1

    x

    x

    x

    Nesse caso, faz-se uma mudana de variveis para facilitar os clculos. Por exemplo, 0,4 = ttx . Quando ,14 t 1t . Substituindo no limite,

    ( )( ) ( )

    adordenooFatorandondosimplifica

    ttt

    t

    t

    t

    t

    t

    x

    x

    ttttx

    min

    21

    11lim

    111lim

    11lim

    11lim

    11lim

    11214

    4 4

    1

    4

    1

    =

    ++

    =

    =

    =

    =

    Logo, 21

    11lim

    4

    1=

    x

    x

    x.

    E8. Calcule:

    a) xx

    xx

    x

    3

    2

    0lim b)

    11lim

    31

    x

    x

    x c)

    28lim

    38

    x

    x

    x d)

    ax

    ax

    ax

    22

    lim

    e) 49

    32lim 27

    x

    x

    x f)

    x

    xx

    x

    +

    11lim0

    g) x

    x

    x

    + 51

    53lim4

    h) 4356lim 2

    2

    1

    ++ xx

    xx

    x

    Respostas

    a) 1 b) 3/2 c) 12 d) aa4 e) 56/1 f) 1 g) 0 h) 5/4

    2. Indeterminao tipo

    nao)(indetermi 00

    11lim

    0=

    + x

    x

    x

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    65

    Se ( )( )

    =

    + xgxf

    xlim , divide-se o numerador e o denominador pela maior potncia de x que aparece

    no denominador.

    Exemplo 18: Determine o valor dos seguintes limites:

    a) 3

    lim

    x

    x

    x b)

    12953lim 4

    24

    +

    + x

    xx

    x c)

    7653lim

    + x

    x

    x d)

    94293lim

    2

    2

    ++

    ++ xx

    xx

    x

    Soluo:

    a) 1311lim3

    1lim3lim3lim

    min

    min=

    =

    =

    =

    =

    xxx

    x

    x

    xx

    x

    x

    x

    xxx

    adordenooenumeradorosedividindo

    adordenonoaparecequexdepotnciamaiorpelaxObserve

    que o termo 3/x tende a zero quando x tende a .

    b) =+

    +

    =

    =

    +

    +

    4

    4

    4

    24

    min

    min4

    24

    12

    953

    lim12

    953lim

    x

    x

    x

    xx

    x

    xx

    x

    adordenooenumeradorosedividindo

    adordenonoaparecequexdepotnciamaiorpelax

    23

    12

    953lim

    12

    953

    lim4

    42

    44

    4

    44

    2

    4

    4

    =

    +

    +=

    +

    +

    x

    xx

    xx

    x

    xx

    x

    x

    x

    xx.

    Observe que os termos 5/x2, 9/x4, 1/x4 tendem a zero quando x tende a .

    c) =

    + 76

    53limx

    x

    x 21

    63

    76

    53

    limmin

    min==

    +

    =

    x

    xx

    x

    x

    adordenooenumeradorosedividindo

    adordenonoaparecequexdepotnciamaiorpela

    d) =++

    ++

    =

    =

    ++

    ++

    x

    xx

    x

    xx

    xx

    xx

    x

    adordenooenumeradorosedividindo

    adordenonoaparecequexdepotnciamaiorpelax 942

    93

    lim942

    93lim2

    2

    min

    min2

    2

    14213lim

    942

    93lim

    942

    93

    lim

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    =

    +

    +=

    ++

    ++

    =

    ++

    ++

    xxx

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    3. Indeterminao tipo

    Para resolver limites do tipo ( ) ( )[ ] =

    xgxfax

    lim so usados artifcios algbricos para

    chegar a 00

    ou

    .

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    66

    Exemplo 19: Resolva os limites:

    a)

    31 13

    11lim

    xxx b) ( ) ( )[ ]xgx

    xcotseccoslim

    0

    c) ( )xxx

    x+

    1lim 2

    Soluo.

    a)

    =

    )1)(1(3

    11lim

    13

    11lim 21

    lg

    31 xxxxxx x

    eebricamentaomanipuland

    x, pois aplicando BR

    uma das razes de 1 x3 igual a 1, restando o polinmio x2 x 1. Sendo assim, temos

    ==

    ++

    ++

    =

    =

    =

    06

    )1)(1(4lim

    )1)(1(4lim)1)(1(

    31lim)1)(1(3

    11lim

    2

    2

    1

    2

    2

    12

    2

    121

    xxx

    xx

    xxx

    xx

    xxx

    xx

    xxxx

    x

    xxx

    b) ( ) ( )[ ] ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( )

    ( ) ( )( ) ( )

    ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

    ( ) ( ) ( ) 020

    cos1)(lim

    )(cos11lim

    )(cos

    )(1

    1lim

    cotseccos1lim

    cotseccoscotcot1lim

    cotseccoscotseccoslim

    cotseccoscotseccos

    .cotseccoslimcotseccoslim

    000

    0

    22

    0

    22

    0

    0

    lg

    0

    ==

    +=

    +=

    +

    =

    +=

    +

    +=

    +

    =

    +

    +=

    x

    xsen

    xsen

    x

    xsen

    x

    xsen

    xgxxgxxgxg

    xgxxgx

    xgxxgx

    xgxxgx

    xxx

    xxx

    x

    eebricamentaomanipuland

    x

    c)

    ( ) ( )( )( )

    21

    111

    1lim1

    lim1

    lim

    11lim

    11lim

    111lim1lim

    22

    2

    min

    min2

    22

    22

    2

    222

    =

    ++

    =

    ++

    =

    =

    ++

    =

    ++=

    ++

    +=

    ++

    +++=+

    xx

    x

    x

    x

    x

    x

    xx

    x

    xxx

    xx

    xxx

    xx

    xxxxxxxx

    xx

    adordenooenumeradorosedividindo

    adordenonoaparecequexdepotnciamaiorpelax

    xxxx

    4. Indeterminao tipo 0

    Se ( ) ( )[ ] =

    0lim xgxfax

    , transforma-se em outras indeterminaes usando artifcios algbricos.

    Exemplo 20: Calcule ( ) ( )xxsenx

    seccoslim0

    .

    Soluo:

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    67

    ( ) ( ) ( ) 1)(1lim0seccoslim

    0

    lg

    0==

    xsenxsenxxsen

    x

    eebricamentaomanipuland

    x

    E9. Calcule os limites:

    a)

    5213lim

    ++ x

    x

    x (R: 23 )

    b)

    43lim+ xx

    (R:0)

    c)

    375lim 2

    2

    xx

    x

    x

    ++

    (R: 35 )

    d)8

    3lim 24

    + x

    xx

    x (R: 3 )

    e) 110lim 2 +

    xxx

    (R: + )

    f) 115lim 34

    23

    ++

    ++ xxx

    xxx

    x (R: 0)

    g)352

    32lim 22

    +

    + xx

    xx

    x (R: 21 )

    h) 21limxx +

    (R:0)

    i)

    +

    + xx

    1002lim (R:2)

    j)532lim 2

    3

    +

    ++ x

    xx

    x (R: + )

    k)1

    lim2 + x

    x

    x (R:1)

    l)1

    lim+ x

    x

    x (R: + )

    m) xxx

    +

    1lim (R:0)

    n) 19

    1lim+

    + x

    x

    x (R: 31 )

    o) 32

    23

    452372lim

    xxx

    xxx

    x+

    +

    (R: 21 )

    p) 54lim

    2

    x

    xx

    x (R: + )

    q) ( )xxxx

    1lim 2 (R: 21 )

    r) 11lim 22 +

    xxx

    (R:0)

    s) xxxx

    2123lim 2 ++

    (R: + )

    2.11 Teorema do Confronto

    Suponha que ( ) ( ) ( )xgxfxh para qualquer x em um dado intervalo aberto contendo a , exceto possivelmente quando

    ax = . Suponha tambm que ( ) ( ) Lxhxgaxax

    ==

    limlim , ento

    ( ) Lxfax

    =

    lim .

    Demonstrao:

    Para 0> , existem 01 > e 02 > tais que ( )

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    68

    Como ( ) 11 xsen , pode-se dividir por x , j que 0>x a desigualdade mantida e podemos escrever

    ( )xx

    xsen

    x

    11 . Calculando os limites, ( )xx

    xsen

    x xxx

    1limlim1lim

    , chega-se a

    ( ) 0lim0 x

    xsen

    x, pelo teorema do confronto, ( ) 0lim =

    x

    xsen

    x.

    2.12 Limites Fundamentais

    1. Limite fundamental: ( ) 1lim0

    = x

    xsen

    x

    Demonstrao:

    Observe na figura que

    rea OAP < rea do setor OAP < rea OAT

    Podemos expressar as reas em termos de da seguinte forma:

    rea OAP = ( ) ( )( ) ( ) sensenalturabase211

    21

    21

    ==

    rea do setor OAP = ( )2

    121

    21 22 ==r

    rea OAT = ( ) ( )( ) ( ) tgtgalturabase211

    21

    21

    ==

    Logo, tgsen21

    21

    21

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    69

    Exemplo 22: Utilizando ( ) 1lim

    0=

    sen, calcule os limites: a) ( )

    x

    x

    x

    1coslim0

    b) ( )

    x

    xsen

    x 52lim

    0

    2. Limite fundamental: ( ) ex xx

    =+

    1

    1lim0

    Proposio: ex

    x

    x=

    +

    11lim , onde e o nmero irracional neperiano cujo valor aproximado 2,718281828459... .

    Exemplo 23: Mostre que ( ) ex xx

    =+

    1

    1lim0

    .

    Demonstrao:

    Primeiramente, mostraremos que ( ) ex xx

    =++

    1

    1lim0

    .

    Aplicando a mudana de varivel t

    x1

    = , temos que t quando + 0x . Logo,

    ( ) et

    x

    t

    tx

    x=

    +=+

    +

    11lim1lim1

    0.

    Da mesma forma, mostra-se que ( ) ex xx

    =+

    1

    1lim0

    .

    Portanto, ( ) ex xx

    =+

    1

    1lim0

    .

    Exemplo 24: Calcule os limites:

    a) ( ) xxx

    1

    31lim0

    +

    b) ( ) xxx

    1

    51lim0

    c)

    xx

    x

    1

    21lim

    0

    d) ( )

    x

    x

    x

    101lnlim0

    +

    e) ( )( ) ( )xsenxsenx

    1

    1lim0

    +

    f) x

    x x

    +

    21lim g) x

    x x

    211lim

    +

    h)

    2

    31lim

    +

    +

    x

    x x

    x

    3. Limite fundamental: ( )akx

    a kx

    xln1lim

    0=

    , 1,0 > aa

    Demonstrao:

    Fazendo 1= kxat , temos: 1+= ta kx . Aplicando os logaritmos neperianos:

    Formas mais gerais

    ( ) kx

    ekx x =+

    1

    1lim0

    kx

    xe

    x

    k=

    +

    1lim

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    70

    ( )1lnln += ta kx ( )1lnln += takx ( )ak

    tx

    ln1ln

    +=

    Quando 0x , 0x , temos 0,0 tt e ento podemos escrever

    ( ) ( ) ( ) aaat

    kxa

    tt

    t

    t

    ttt

    a

    tt

    kx

    xln

    lim

    1limln1limlnlim1lim 1ln

    0

    01ln0

    ln1ln00

    ====

    +

    ++

    , j que ( ) 1lim 1ln0

    =+

    tt

    t.

    Exemplo 25: Calcule os limites:

    a) x

    x

    x 312lim

    3

    0

    b)

    x

    x

    x 213lim

    2

    0

    c)

    ( )

    x

    xa

    x

    13lim2

    0

    d)

    x

    ee bxax

    x

    0lim

    E11. Calcule os seguintes limites:

    a) ( )11lim 21

    + x

    xsen

    x R:

    21

    b) ( )xsenx

    x 32lim

    0 R:

    32

    c) ( )( ) ( )xsenxgx

    x 33cot13coslim

    0

    R: 0 d) ( )2

    2

    0

    cos1limx

    x

    x

    R: 1

    e) ( )xsenxx x

    x 21lim

    0

    +

    R: 2e

    f) ( )

    ( )xtgxtg

    x

    21lim0

    R: 2ln

    g) 2

    13lim4

    2

    2

    x

    x

    x

    R: 3ln4 h)

    x

    x

    xx

    + 1

    1ln1lim0

    R: 1

    i) ( ) ( )1211

    lim 30

    + xx

    xsenxsen

    R: 2ln3

    1 j)

    ( )

    ( )xe x

    x cos

    1limcos

    2

    pi

    R: 1

    k)

    +

    + 1

    4lnlim 22

    2

    x

    xx

    x

    R: 3 l)

    233lim

    2

    2

    x

    x

    x R: ( )3ln

    432 2

    m) ( ) ( )ax

    atgxtgax

    lim R:

    a2cos

    1 n) ( )( ) ( )xxsen

    xtgx cos

    1lim4

    pi

    R: 2

    o) ( ) ( )h

    xsenhxsenh

    +0

    lim R: ( )xcos p) 2

    54lim

    +

    +

    x

    x x

    x

    R: 91e

    Lista de Exerccios Limites de Funes de uma Varivel

    1. Considere o grfico da funo ( )xf

  • Clculo Diferencial e Integral Unidade 2 Limites de Funes de uma Varivel

    71

    Para cada afirmao abaixo, assinale V, se for verdadeira, ou F, se for falsa. Justifique sua resposta.

    a) ( ) ( )xfax

    lim no existe.

    b) ( ) ( ) 3lim =

    xfax

    .

    c) ( ) ( ) 0lim0

    =

    xfx

    .

    d) ( ) ( )xfxx 0

    lim

    existe em todo ponto do intervalo ( )a,0 .

    2. Calcule os limites:

    a) y

    yy

    5lim

    2

    5

    R: 25

    b) ( )3182lim0

    z

    z

    R: 2

    c) 168lim 4

    3

    2

    v

    v

    v

    R: 83

    d) z

    zzz

    24lim

    2

    4

    R: 16

    e)

    20

    11limxxx

    R: f) 23lim ++

    xxx

    R: 0

    g) ( ) ( )mmsenm

    seccoslim0

    R: 1 h)

    11

    12lim 20 xxx

    R: 1

    i) 3542lim

    3

    +

    + yy

    y

    R: + j)

    187125lim 2

    3

    + y

    yyy

    R:

    k) 43

    19lim2

    2

    +

    ++ v

    vv

    v

    R: 3 l) ( ) ( )( )[ ] senv

    lnlnlim0

    +

    R: 0

    m) ( )( )xxg

    x seccos

    cotlim0+

    R: 1 n) ( )xsen

    x

    x+0

    lim R: 1

    o) xx

    xx

    x ee

    ee

    +

    lim R: 1 p) ( )xsene x

    x

    lim R: 0

    3. Suponha que ( ) 1lim0

    =

    xfx

    e ( ) 5lim0

    =

    xgx

    , calcule o valor de ( ) ( )( )( )3272lim

    0 +

    = xf

    xgxfLx

    . R: 47

    4. Se ( ) 1

    25lim

    2=

    x

    xfx

    , determine ( )xfx 2lim

    . R: 3

    5. Determine as assntotas dos grficos das seguintes funes:

    a) ( )23

    +

    +=

    x

    xxf R: Assntota horizontal y = 1, Assntota vertical x = 2.

    b) ( )4

    82

    =

    xxf R: Assntota horizontal y = 0, Assntota vertical x = 2 e x = 2.

    c) ( )8+

    =

    x

    xxf R: Assntota horizontal y =1, Assntota vertical x = 8.

    d) ( )x

    xxf 1+= R: Assntota horizontal y =1, Assntota vertical x = 0.