Pregunta

2) \( \lim _{x \rightarrow 0}\left(\frac{x e^{-x}}{3 e^{x}-3}\right) \)

Ask by Savage Joseph. in the United Kingdom
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

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The limit is \( \frac{1}{3} \) or approximately 0.333.

Solución

Calculate the limit \( \lim_{x\rightarrow 0} \frac{x e^{-x}}{3 e^{x}-3} \). Evaluate the limit by following steps: - step0: Evaluate using L'Hopital's rule: \(\lim _{x\rightarrow 0}\left(\frac{xe^{-x}}{3e^{x}-3}\right)\) - step1: Rewrite the expression: \(\lim _{x\rightarrow 0}\left(\frac{1}{3e^{x}-3}\times xe^{-x}\right)\) - step2: Calculate: \(\lim _{x\rightarrow 0}\left(\frac{1}{3}e^{-x}\right)\) - step3: Calculate: \(\lim _{x\rightarrow 0}\left(\frac{1}{3}\times 1\right)\) - step4: Multiply the terms: \(\lim _{x\rightarrow 0}\left(\frac{1}{3}\right)\) - step5: Calculate: \(\frac{1}{3}\) The limit of \( \lim _{x \rightarrow 0}\left(\frac{x e^{-x}}{3 e^{x}-3}\right) \) is \( \frac{1}{3} \) or approximately 0.333.

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To solve the limit \( \lim _{x \rightarrow 0}\left(\frac{x e^{-x}}{3 e^{x}-3}\right) \), we can first analyze the expression as \( x \) approaches 0. First, we observe that both the numerator and the denominator approach 0 as \( x \rightarrow 0 \). This indicates that we can use L'Hôpital's rule, which applies to limits of the form \( \frac{0}{0} \). Now, applying L'Hôpital's rule, we differentiate the numerator and the denominator: 1. The derivative of the numerator \( x e^{-x} \) can be computed using the product rule: \[ \frac{d}{dx}(x e^{-x}) = e^{-x} + x(-e^{-x}) = e^{-x}(1 - x) \] 2. The derivative of the denominator \( 3 e^{x} - 3 \) is: \[ \frac{d}{dx}(3 e^{x} - 3) = 3 e^{x} \] Now, we rewrite the limit using these derivatives: \[ \lim_{x \rightarrow 0} \frac{x e^{-x}}{3 e^{x} - 3} = \lim_{x \rightarrow 0} \frac{e^{-x}(1 - x)}{3 e^{x}} \] As \( x \rightarrow 0 \), \( e^{-x} \rightarrow 1 \), \( 1 - x \rightarrow 1 \), and \( 3 e^{x} \rightarrow 3 \): \[ \lim_{x \rightarrow 0} \frac{e^{-x}(1 - x)}{3 e^{x}} = \frac{1 \cdot 1}{3} = \frac{1}{3} \] Thus, the limit evaluates to: \[ \lim _{x \rightarrow 0}\left(\frac{x e^{-x}}{3 e^{x}-3}\right) = \frac{1}{3} \]

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