Soru

Zorluk: OrtaLimitlerde Belirsizlik Durumları (0/0 Belirsizliği)
lim⁡x→π21−sin⁡3xcos⁡2x\lim_{x \to \frac{\pi}{2}} \frac{1 - \sin^3 x}{\cos^2 x}

limitinin değeri kaçtır?

  1. A
    −32-\frac{3}{2}
  2. B
    12\frac{1}{2}
  3. C
    11
  4. 32\frac{3}{2}Cevap
  5. E
    33

Cevap

32\frac{3}{2}
Verilen limit işleminde x=π2x = \frac{\pi}{2} yazıldığında 00\frac{0}{0} belirsizliği oluşur. Paydadaki cos⁡2x\cos^2 x terimi 1−sin⁡2x1 - \sin^2 x şeklinde yazılıp iki kare farkı olarak, paydaki 1−sin⁡3x1 - \sin^3 x terimi ise iki küp farkı özdeşliği kullanılarak çarpanlarına ayrılır. Pay ve paydadaki ortak (1−sin⁡x)(1 - \sin x) çarpanları sadeleştirildikten sonra belirsizlik ortadan kalkar ve kalan ifadede değişken yerine yazıldığında doğru limit değeri olan 32\frac{3}{2} elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Limit noktası olan x=π2x = \frac{\pi}{2} değeri ifadede yerine yazılarak belirsizlik durumu kontrol edilir.
x→π2x \to \frac{\pi}{2} için sin⁡x→1\sin x \to 1 ve cos⁡x→0\cos x \to 0 olur. Dolayısıyla pay 1−13=01 - 1^3 = 0 ve payda 02=00^2 = 0 olup 00\frac{0}{0} belirsizliği mevcuttur.
Limit hesaplamasında ilk adım olarak belirsizliğin türünü tespit etmek gerekir.
2
Paydadaki cos⁡2x\cos^2 x ifadesi yerine sin⁡x\sin x cinsinden eşiti olan 1−sin⁡2x1 - \sin^2 x yazılır, ardından pay ve paydadaki ifadeler çarpanlarına ayrılır.
Paydadaki ifade cos⁡2x=1−sin⁡2x=(1−sin⁡x)(1+sin⁡x)\cos^2 x = 1 - \sin^2 x = (1 - \sin x)(1 + \sin x) ve paydaki ifade 1−sin⁡3x=(1−sin⁡x)(1+sin⁡x+sin⁡2x)1 - \sin^3 x = (1 - \sin x)(1 + \sin x + \sin^2 x) şeklinde yazılır.
Belirsizliği yaratan ortak çarpanı (1−sin⁡x1 - \sin x) sadeleştirebilmek amacıyla çarpanlara ayırma yapılır.
3
Ortak olan 1−sin⁡x1 - \sin x çarpanları sadeleştirilir ve geriye kalan ifadenin limit değeri hesaplanır.
lim⁡x→π2(1−sin⁡x)(1+sin⁡x+sin⁡2x)(1−sin⁡x)(1+sin⁡x)=lim⁡x→π21+sin⁡x+sin⁡2x1+sin⁡x=1+1+121+1=32\lim_{x \to \frac{\pi}{2}} \frac{(1 - \sin x)(1 + \sin x + \sin^2 x)}{(1 - \sin x)(1 + \sin x)} = \lim_{x \to \frac{\pi}{2}} \frac{1 + \sin x + \sin^2 x}{1 + \sin x} = \frac{1 + 1 + 1^2}{1 + 1} = \frac{3}{2} bulunur.
Sadeleşme sonrasında belirsizlik ortadan kalktığı için doğrudan yerine koyma yöntemi uygulanabilir.

Anahtar Kavram

0/0 belirsizliği içeren trigonometrik limitlerde, temel trigonometrik özdeşlikler kullanılarak tüm ifadeler aynı değişkene çevrilir ve cebirsel çarpanlara ayırma yöntemleriyle belirsizliğe yol açan ortak çarpanlar sadeleştirilir.
Bu soruyu puanla