Pregunta
upstudy study bank question image url

\( \lim _{\theta \rightarrow 0}(f(\theta) \cdot \ln \theta)=j \) when \( f(\theta)=4 \sin (\theta)(\cos (\theta)+1) \)

Ask by Gross Lang. in Greece
Jan 26,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

The limit \( \lim_{\theta \to 0} [4 \sin(\theta) (\cos(\theta) + 1) \cdot \ln \theta] = 0 \).

Solución

To evaluate the limit: \[ \lim_{\theta \to 0} \left[ f(\theta) \cdot \ln \theta \right] = j \] where: \[ f(\theta) = 4 \sin(\theta) (\cos(\theta) + 1) \] we proceed as follows: 1. **Simplify \( f(\theta) \) for small \( \theta \):** For small \( \theta \), we can use the approximations: \[ \sin(\theta) \approx \theta \quad \text{and} \quad \cos(\theta) \approx 1 - \frac{\theta^2}{2} \] Substituting these into \( f(\theta) \): \[ f(\theta) \approx 4 \theta \left( 1 + \left(1 - \frac{\theta^2}{2}\right) \right) = 4 \theta \left( 2 - \frac{\theta^2}{2} \right) \approx 8 \theta \] So, for very small \( \theta \): \[ f(\theta) \approx 8 \theta \] 2. **Evaluate the limit:** Substitute the approximation into the original limit: \[ j = \lim_{\theta \to 0} 8 \theta \ln \theta \] Observe the behavior of \( \theta \ln \theta \) as \( \theta \to 0^+ \): - \( \theta \to 0 \) - \( \ln \theta \to -\infty \) However, \( \theta \) approaches zero faster than \( \ln \theta \) approaches negative infinity. To formalize this, consider the substitution \( \theta = e^{-x} \) where \( x \to \infty \): \[ \theta \ln \theta = e^{-x} (-x) = -x e^{-x} \to 0 \quad \text{as} \quad x \to \infty \] Therefore: \[ j = \lim_{\theta \to 0} 8 \theta \ln \theta = 0 \] **Conclusion:** \[ j = 0 \]

Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

Beyond the Answer

To analyze the limit \( \lim _{\theta \rightarrow 0}(f(\theta) \cdot \ln \theta) \) where \( f(\theta)=4 \sin (\theta)(\cos (\theta)+1) \), we start by substituting the expression for \( f(\theta) \): \[ \lim_{\theta \to 0} \left( 4 \sin(\theta)(\cos(\theta)+1) \cdot \ln \theta \right) \] As \( \theta \to 0 \), both \( \sin(\theta) \) and \( \cos(\theta) \) approach 0 and 1, respectively. So, we evaluate: 1. \( \sin(\theta) \approx \theta \) (using the small-angle approximation). 2. \( \cos(\theta) + 1 \approx 1 + 1 = 2 \) (as \( \cos(0) = 1 \)). Thus, \[ f(\theta) \approx 4 \cdot \theta \cdot 2 = 8\theta \] Now our limit transforms to: \[ \lim_{\theta \to 0} (8\theta \cdot \ln \theta) \] Knowing that \( \ln(\theta) \to -\infty \) as \( \theta \to 0 \), we analyze the product \( \theta \cdot \ln \theta \): \[ \lim_{\theta \to 0} \theta \cdot \ln \theta = 0 \] This is a very common limit that can be resolved by recognizing the faster decay of \( \theta \) compared to the growth of \( \ln(\theta) \). Thus, we find: \[ 8 \cdot 0 = 0. \] Therefore, the final limit is: \[ \lim _{\theta \rightarrow 0}(f(\theta) \cdot \ln \theta) = 0. \]

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad