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Análisis Matemático 66
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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
CÁTEDRA PALACIOS PUEBLA
8.
a) Verificar que \[\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{x^{3}}=+\infty\] Explicar con sus palabras por qué \[\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{x^{n}}=+\infty\] para cualquier $n \in \mathbb{N}$. Esto demuestra que la función exponencial tiende al infinito más rápido que cualquier potencia de $\mathrm{x}$.
a) Verificar que \[\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{x^{3}}=+\infty\] Explicar con sus palabras por qué \[\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{x^{n}}=+\infty\] para cualquier $n \in \mathbb{N}$. Esto demuestra que la función exponencial tiende al infinito más rápido que cualquier potencia de $\mathrm{x}$.
Respuesta
Vamos a calcular el límite
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$\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{x^{3}}$
y veamos que efectivamente nos da $+\infty$.
En este caso estamos frente a una indeterminación de tipo "infinito sobre infinito" que, con las herramientas que teníamos hasta ahora, no podemos salvar. Vamos a usar L'Hopital en este caso. Acordate que L'Hopital nos sirve para salvar indeterminaciones de tipo "infinito sobre infinito" y "cero sobre cero". Si aplicamos L'Hopital nos queda:
$\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{3x^2}$
Sigue la indeterminación, volvemos a aplicar L'Hopital...
$\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{6x}$
Aplicamos L'Hopital una vez más...
$\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{6} = +\infty$
Por lo tanto, vemos que el resultado del límite efectivamente es $+\infty$
Ahora tratemos de entender por qué
$\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{e^{x}}{x^{n}}=+\infty$
para cualquier $n$ natural.
Fijate que si aplicamos L'Hopital como hicimos recién, la derivada del numerador siempre va a ser $e^x$. Y el numerador lo voy a poder derivar tantas veces como sea necesario, pero al final siempre voy a poder lograr que me quede un número (como nos pasó en el ejemplo de recién). Por lo tanto, este límite (después de aplicar L'Hopital quizás muuuuchas veces) me va a terminar dando siempre $+\infty$, no importa el grado del polinomio que tenga en el denominador.
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