Beräkna följande gränsvärden:
$\lim_{x\to 0}\left(\frac{1}{(\arctan x)^2}-\frac{1}{x^2}\right)$.
$\lim_{n\to\infty}\frac{\ln n+\sin n}{\ln n^2+\sin n^2}$.
Hela analys · 2022-01-18
Beräkna följande gränsvärden:
$\lim_{x\to 0}\left(\frac{1}{(\arctan x)^2}-\frac{1}{x^2}\right)$.
$\lim_{n\to\infty}\frac{\ln n+\sin n}{\ln n^2+\sin n^2}$.
a) Vi använder Maclaurinutveckling:
$$\arctan x=x-\frac13x^3+O(x^5)\ (=x+O(x^3)),$$
vilket ger
$$\begin{aligned}
\frac1{(\arctan x)^2}-\frac1{x^2}
&=\frac{x^2-(\arctan x)^2}{x^2(\arctan x)^2}
=\frac{x^2-(x-\frac13x^3+O(x^5))^2}{x^2(x+O(x^3))^2}\\
&=\frac{\frac23x^4+O(x^6)}{x^4+O(x^6)}=\frac{\frac23+O(x^2)}{1+O(x^2)}\to\frac23.
\end{aligned}$$
b) $$\lim_{n\to\infty}\frac{\ln n+\sin n}{\ln n^2+\sin n^2}
=\lim_{n\to\infty}\frac{\ln n+\sin n}{2\ln n+\sin n^2}
=\lim_{n\to\infty}\frac{1+\frac{\sin n}{\ln n}}{2+\frac{\sin n^2}{\ln n}}=\frac12,$$
eftersom både $\frac{\sin n}{\ln n}$ och $\frac{\sin n^2}{\ln n}$ går mot noll då $n\to\infty$.