Функције – граничне вредности функција 5

Гранична вредност функције. Неодређеност нула кроз нула, сложенији примери.

Задаци


Текст задатака објашњених у видео лекцији.

Одредити граничне вредности:

пр.14)   lim⁡x→1x2−6x−7x2−5x+4\mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{{x^2} - 6x - 7}}{{{x^2} - 5x + 4}}

пр.15)   lim⁡x→2x3−2x2+5x−10x3−8x2+12x\mathop {\lim }\limits_{x \to 2} \frac{{{x^3} - 2{x^2} + 5x - 10}}{{{x^3} - 8{x^2} + 12x}}

пр.16)   lim⁡x→3x+5−2x+2x3−27\mathop {\lim }\limits_{x \to 3} \frac{{\sqrt {x + 5} - \sqrt {2x + 2} }}{{{x^3} - 27}}

пр.17)   lim⁡x→8x+8−42−x3\mathop {\lim }\limits_{x \to 8} \frac{{\sqrt {x + 8} - 4}}{{2 - \sqrt[3]{x}}}


пр.14)   

lim⁡x→1x2−6x−7x2−5x+4=lim⁡x→1(x+7)(x−1)(x−4)(x−1)=lim⁡x→1(x+7)(x−4)=1+71−4=8−3x2−6x−7=0x2−5x+4=0x1/2=−6±36+4⋅72x1/2=5±25−4⋅42x1/2=−6±36+282x1/2=5±25−162x1/2=−6±642x1/2=5±92x1/2=−6±82x1/2=5±32x1=−7;x2=1x1=4;x2=1(x+7)(x−1)=0(x−4)(x−1)=0\begin{aligned}&\mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{{x^2} - 6x - 7}}{{{x^2} - 5x + 4}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{\left( {x + 7} \right)\left( {x - 1} \right)}}{{\left( {x - 4} \right)\left( {x - 1} \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{\left( {x + 7} \right)}}{{\left( {x - 4} \right)}} = \frac{{1 + 7}}{{1 - 4}} = \frac{8}{{ - 3}} \\ & \\ &\begin{array}{cccccccccccccccccccc} {{x^2} - 6x - 7 = 0}&{}&{}&{{x^2} - 5x + 4 = 0} \\ {{x_{1/2}} = \frac{{ - 6 \pm \sqrt {36 + 4 \cdot 7} }}{2}}&{}&{}&{{x_{1/2}} = \frac{{5 \pm \sqrt {25 - 4 \cdot 4} }}{2}} \\ {{x_{1/2}} = \frac{{ - 6 \pm \sqrt {36 + 28} }}{2}}&{}&{}&{{x_{1/2}} = \frac{{5 \pm \sqrt {25 - 16} }}{2}} \\ {{x_{1/2}} = \frac{{ - 6 \pm \sqrt {64} }}{2}}&{}&{}&{{x_{1/2}} = \frac{{5 \pm \sqrt 9 }}{2}} \\ {{x_{1/2}} = \frac{{ - 6 \pm 8}}{2}}&{}&{}&{{x_{1/2}} = \frac{{5 \pm 3}}{2}} \\ {{x_1} = - 7;{x_2} = 1}&{}&{}&{{x_1} = 4;{x_2} = 1} \\ {\left( {x + 7} \right)\left( {x - 1} \right) = 0}&{}&{}&{\left( {x - 4} \right)\left( {x - 1} \right) = 0} \end{array}\end{aligned}

пр.15)  

lim⁡x→2x3−2x2+5x−10x3−8x2+12x=lim⁡x→2(x−2)(x2+5)x(x−2)(x−6)=22+52(2−6)=9−8x3−2x2+5x−10=x2(x−2)+5(x−2)=(x−2)(x2+5)x3−8x2+12x=x(x2−8x+12)=x(x−2)(x−6)x2−8x+12=0x1/2=8±64−4⋅122x1/2=8±42x1=2;x2=6\begin{aligned}&\mathop {\lim }\limits_{x \to 2} \frac{{{x^3} - 2{x^2} + 5x - 10}}{{{x^3} - 8{x^2} + 12x}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 2} \frac{{\left( {x - 2} \right)\left( {{x^2} + 5} \right)}}{{x\left( {x - 2} \right)\left( {x - 6} \right)}} = \frac{{{2^2} + 5}}{{2\left( {2 - 6} \right)}} = \frac{9}{{ - 8}} \\ & \\ &{x^3} - 2{x^2} + 5x - 10 = {x^2}\left( {x - 2} \right) + 5\left( {x - 2} \right) = \left( {x - 2} \right)\left( {{x^2} + 5} \right) \\ &{x^3} - 8{x^2} + 12x = x\left( {{x^2} - 8x + 12} \right) = x\left( {x - 2} \right)\left( {x - 6} \right) \\ &{x^2} - 8x + 12 = 0 \\ &{x_{1/2}} = \frac{{8 \pm \sqrt {64 - 4 \cdot 12} }}{2} \\ &{x_{1/2}} = \frac{{8 \pm 4}}{2} \\ &{x_1} = 2;{x_2} = 6\end{aligned}

пр.16)  

lim⁡x→3x+5−2x+2x3−27=lim⁡x→3x+5−2x+2x3−27⋅x+5+2x+2x+5+2x+2==lim⁡x→3x+5−2x−2(x3−27)(x+5+2x+2)=lim⁡x→3−x+3(x3−27)(x+5+2x+2)==lim⁡x→3x+5−2x−2(x3−27)(x+5+2x+2)=lim⁡x→3−x+3(x3−27)(x+5+2x+2)==lim⁡x→3−(x−3)(x−3)(x2+3x+9)(x+5+2x+2)==−1(9+9+9)⋅(3+5+2⋅3+2)=−127⋅(28)==−127⋅2⋅22=−11082=−11082⋅22=−2216\begin{aligned}&\mathop {\lim }\limits_{x \to 3} \frac{{\sqrt {x + 5} - \sqrt {2x + 2} }}{{{x^3} - 27}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 3} \frac{{\sqrt {x + 5} - \sqrt {2x + 2} }}{{{x^3} - 27}} \cdot \frac{{\sqrt {x + 5} + \sqrt {2x + 2} }}{{\sqrt {x + 5} + \sqrt {2x + 2} }} = \\ &= \mathop {\lim }\limits_{x \to 3} \frac{{x + 5 - 2x - 2}}{{\left( {{x^3} - 27} \right)\left( {\sqrt {x + 5} + \sqrt {2x + 2} } \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 3} \frac{{ - x + 3}}{{\left( {{x^3} - 27} \right)\left( {\sqrt {x + 5} + \sqrt {2x + 2} } \right)}} = \\ &= \mathop {\lim }\limits_{x \to 3} \frac{{x + 5 - 2x - 2}}{{\left( {{x^3} - 27} \right)\left( {\sqrt {x + 5} + \sqrt {2x + 2} } \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 3} \frac{{ - x + 3}}{{\left( {{x^3} - 27} \right)\left( {\sqrt {x + 5} + \sqrt {2x + 2} } \right)}} = \\ &= \mathop {\lim }\limits_{x \to 3} \frac{{ - \left( {x - 3} \right)}}{{\left( {x - 3} \right)\left( {{x^2} + 3x + 9} \right)\left( {\sqrt {x + 5} + \sqrt {2x + 2} } \right)}} = \\ &= \frac{{ - 1}}{{\left( {9 + 9 + 9} \right) \cdot \left( {\sqrt {3 + 5} + \sqrt {2 \cdot 3 + 2} } \right)}} = \frac{{ - 1}}{{27 \cdot \left( {2\sqrt 8 } \right)}} = \\ &= \frac{{ - 1}}{{27 \cdot 2 \cdot 2\sqrt 2 }} = \frac{{ - 1}}{{108\sqrt 2 }} = \frac{{ - 1}}{{108\sqrt 2 }} \cdot \frac{{\sqrt 2 }}{{\sqrt 2 }} = - \frac{{\sqrt 2 }}{{216}}\end{aligned}

пр.17)  

lim⁡x→8x+8−42−x3=lim⁡x→8x+8−42−x3⋅x+8+4x+8+4⋅22+2x3+x2322+2x3+x23==lim⁡x→8(x+8−16)(4+2x3+x23)(23−x)(x+8+4)=lim⁡x→8(x−8)(4+2x3+x23)(8−x)(x+8+4)==lim⁡x→8(4+2x3+x23)(x+8+4)=4+4+643−(16+4)=4+4+4−(4+4)=−128=−112\begin{aligned}&\mathop {\lim }\limits_{x \to 8} \frac{{\sqrt {x + 8} - 4}}{{2 - \sqrt[3]{x}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 8} \frac{{\sqrt {x + 8} - 4}}{{2 - \sqrt[3]{x}}} \cdot \frac{{\sqrt {x + 8} + 4}}{{\sqrt {x + 8} + 4}} \cdot \frac{{{2^2} + 2\sqrt[3]{x} + \sqrt[3]{{{x^2}}}}}{{{2^2} + 2\sqrt[3]{x} + \sqrt[3]{{{x^2}}}}} = \\ &= \mathop {\lim }\limits_{x \to 8} \frac{{\left( {x + 8 - 16} \right)\left( {4 + 2\sqrt[3]{x} + \sqrt[3]{{{x^2}}}} \right)}}{{\left( {{2^3} - x} \right)\left( {\sqrt {x + 8} + 4} \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 8} \frac{{\left( {x - 8} \right)\left( {4 + 2\sqrt[3]{x} + \sqrt[3]{{{x^2}}}} \right)}}{{\left( {8 - x} \right)\left( {\sqrt {x + 8} + 4} \right)}} = \\ &= \mathop {\lim }\limits_{x \to 8} \frac{{\left( {4 + 2\sqrt[3]{x} + \sqrt[3]{{{x^2}}}} \right)}}{{\left( {\sqrt {x + 8} + 4} \right)}} = \frac{{4 + 4 + \sqrt[3]{{64}}}}{{ - \left( {\sqrt {16} + 4} \right)}} = \frac{{4 + 4 + 4}}{{ - \left( {4 + 4} \right)}} = - \frac{{12}}{8} = - 1\frac{1}{2}\end{aligned}

Неодређеност 00\frac{0}{0} добија се кад уврштавањем тачке aa и бројилац и именилац постану нула. То значи да оба садрже чинилац x−ax - a, који треба издвојити и скратити. Полиноме растављате на чиниоце помоћу нула квадратног тринома или груписањем: x3−2x2+5x−10=(x−2)(x2+5)x^3 - 2x^2 + 5x - 10 = (x - 2)(x^2 + 5).

Ако се јављају корени, рационалишите: помножите коњугованим изразом, а код трећег корена допуните до A3−B3=(A−B)(A2+AB+B2)A^3 - B^3 = (A - B)(A^2 + AB + B^2). После скраћивања уврстите aa. Скраћивање је дозвољено јер у лимесу xx само прилази тачки aa и никад је не достиже. Пре рачуна проверите да ли је неодређеност заиста 00\frac{0}{0}.

0,850,90,9511,051,11,1522.50025.00027.50030.00032.50035.00037.500qS (дин.)S(q)P
1,05
Износ S(q)
31.525 дин.
За q=1q = 1 формула није дефинисана (празан кружић), јер даје 00\frac{0}{0}. Ипак, кад се qq приближава јединици са било које стране, износ тежи ка 30.000 динара, колико је уплаћено.

Формуле за штедњу и отплату кредита, какве користе банке и табеле у програму Excel, имају облик qn−1q−1\frac{q^n - 1}{q - 1}. За q=1q = 1, без камате, оне дају 00\frac{0}{0}, а тачан износ је њихова гранична вредност.

Штедња без камате

Уплатите 10.000 динара на почетку сваке од три године. Ако се новац на рачуну сваке године помножи бројем qq, одмах после треће уплате на рачуну је S(q)=10 000⋅q3−1q−1S(q) = 10\,000 \cdot \frac{q^3 - 1}{q - 1} динара. Колико је на рачуну ако банка не даје камату (q=1q = 1), а колико за q=1,05q = 1{,}05?

Решење

  1. За q=1q = 1 формула даје 1−11−1=00\frac{1 - 1}{1 - 1} = \frac{0}{0}, па тражимо lim⁡q→1S(q)\lim_{q \to 1} S(q).
  2. Растављамо разлику кубова: q3−1=(q−1)(q2+q+1)q^3 - 1 = (q - 1)(q^2 + q + 1).
  3. За q≠1q \ne 1 скраћујемо: S(q)=10 000⋅(q2+q+1)S(q) = 10\,000 \cdot (q^2 + q + 1).
  4. Гранична вредност је lim⁡q→1S(q)=10 000⋅(1+1+1)=30 000\lim_{q \to 1} S(q) = 10\,000 \cdot (1 + 1 + 1) = 30\,000 динара, тачно колико је уплаћено.
  5. За q=1,05q = 1{,}05: S=10 000⋅(1,1025+1,05+1)=31 525S = 10\,000 \cdot (1{,}1025 + 1{,}05 + 1) = 31\,525 динара.

Одговор: Без камате је на рачуну 30.000 динара, колико је и уплаћено, а уз раст од 5% годишње 31.525 динара.

Задатак за вежбу

Израчунајте lim⁡x→4x−2x−4\lim_{x \to 4}\frac{\sqrt{x} - 2}{x - 4}.

Прикажи решење

Множимо бројилац и именилац са x+2\sqrt{x} + 2: x−4(x−4)(x+2)=1x+2→14\frac{x - 4}{(x - 4)(\sqrt{x} + 2)} = \frac{1}{\sqrt{x} + 2} \to \frac{1}{4}.