Pregunta
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44. \( \lim _{x \rightarrow 0^{+}} x^{3} \cot x \)

Ask by Kelly Craig. in the United States
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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The limit is 0.

Solución

Calculate the limit \( \lim_{x \rightarrow 0^{+}} x^{3} \cot x \). Evaluate the limit by following steps: - step0: Evaluate using L'Hopital's rule: \(\lim _{x\rightarrow 0^{+}}\left(x^{3}\cot\left(x\right)\right)\) - step1: Transform the expression: \(\lim _{x\rightarrow 0^{+}}\left(\frac{x^{3}}{\tan\left(x\right)}\right)\) - step2: Use the L'Hopital's rule: \(\lim _{x\rightarrow 0^{+}}\left(\frac{\frac{d}{dx}\left(x^{3}\right)}{\frac{d}{dx}\left(\tan\left(x\right)\right)}\right)\) - step3: Find the derivative: \(\lim _{x\rightarrow 0^{+}}\left(\frac{3x^{2}}{\sec^{2}\left(x\right)}\right)\) - step4: Rewrite the expression: \(\frac{\lim _{x\rightarrow 0^{+}}\left(3x^{2}\right)}{\lim _{x\rightarrow 0^{+}}\left(\sec^{2}\left(x\right)\right)}\) - step5: Calculate: \(\frac{0}{\lim _{x\rightarrow 0^{+}}\left(\sec^{2}\left(x\right)\right)}\) - step6: Calculate: \(\frac{0}{1}\) - step7: Calculate: \(0\) The limit of \(x^3 \cot x\) as \(x\) approaches 0 from the right is 0.

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

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Bonus Knowledge

To find \( \lim_{x \rightarrow 0^{+}} x^{3} \cot x \), we can rewrite \(\cot x\) as \(\frac{\cos x}{\sin x}\). Thus, the limit becomes: \[ \lim_{x \rightarrow 0^{+}} x^{3} \frac{\cos x}{\sin x} \] As \(x\) approaches \(0\), \(\cos x\) approaches \(1\), and \(\sin x\) can be approximated by its Taylor series expansion, which gives \(\sin x \approx x\) near zero. Therefore, we can substitute: \[ \lim_{x \rightarrow 0^{+}} x^{3} \frac{1}{\sin x} = \lim_{x \rightarrow 0^{+}} x^{3} \frac{1}{x} = \lim_{x \rightarrow 0^{+}} x^{2} = 0 \] Thus, the limit is: \[ \boxed{0} \]

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