Sonsuz - Sonsuz Belirsizliği

\( \infty - \infty \) belirsizliği ayrı ayrı limitleri sonsuz olan iki ifadenin farkının limiti alındığında oluşur.

Bu belirsizliği gidermek için önce ifadeyi \( \frac{f(x)}{g(x)} \) şeklinde rasyonel bir ifadeye dönüştürmemiz gerekir. Elde ettiğimiz ifade için \( \frac{0}{0} \) ya da \( \frac{\infty}{\infty} \) belirsizliği söz konusu ise ilgili belirsizliği giderme yöntemlerden biri ile limiti bulmayı deneriz. Bu aşamada gerekli koşulların sağlanması durumunda L'Hospital kuralını da kullanabiliriz.

Bu tip belirsizliği bu yöntemi kullanarak nasıl giderebileceğimizi bir örnek üzerinden anlatalım.

Şimdi de L'Hospital kuralını kullanmamızı gerektirecek bir örnek yapalım.

SORU 1 :

\( \lim\limits_{x \to 2} (\dfrac{1}{x - 2} - \dfrac{4}{x^2 - 4}) \) limitinin sonucu kaçtır?

\( \lim\limits_{x \to 2^-} \dfrac{1}{x - 2} = -\infty \)

\( \lim\limits_{x \to 2^+} \dfrac{1}{x - 2} = +\infty \)

\( \lim\limits_{x \to 2^-} \dfrac{4}{x^2 - 4} = -\infty \)

\( \lim\limits_{x \to 2^+} \dfrac{4}{x^2 - 4} = +\infty \)

\( x = 2 \) noktası için hem soldan hem de sağdan \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır, dolayısıyla ifadeyi \( \frac{f(x)}{g(x)} \) şeklinde bir ifadeye çevirmek için önce paydaları eşitleyelim.

\( \lim\limits_{x \to 2} (\dfrac{1}{x - 2} - \dfrac{4}{(x - 2)(x + 2)}) \)

\( = \lim\limits_{x \to 2} (\dfrac{x + 2 - 4}{(x - 2)(x + 2)}) \)

\( = \lim\limits_{x \to 2} \dfrac{x - 2}{(x - 2)(x + 2)} \)

\( = \lim\limits_{x \to 2} \dfrac{1}{x + 2} \)

Belirsizlik ortadan kalktığı için rasyonel ifadede doğrudan yerine koyma yöntemi ile limiti bulabiliriz.

\( = \dfrac{1}{2 + 2} = \dfrac{1}{4} \) bulunur.


SORU 2 :

\( \lim\limits_{x \to 1} (\dfrac{2}{1 - x^8} - \dfrac{1}{1 - x^4}) \) limitinin sonucunu bulunuz.

\( \lim\limits_{x \to 1^-} \dfrac{2}{1 - x^8} = +\infty \)

\( \lim\limits_{x \to 1^+} \dfrac{2}{1 - x^8} = -\infty \)

\( \lim\limits_{x \to 1^-} \dfrac{1}{1 - x^4} = +\infty \)

\( \lim\limits_{x \to 1^+} \dfrac{1}{1 - x^4} = -\infty \)

Buna göre verilen limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

Belirsizliği gidermek için terimlerin paydalarını eşitleyelim ve ifadeyi \( \frac{f(x)}{g(x)} \) formuna dönüştürelim.

\( \lim\limits_{x \to 1} (\dfrac{2}{(1 - x^4)(1 + x^4)} - \dfrac{1 + x^4}{(1 - x^4)(1 + x^4)}) \)

\( = \lim\limits_{x \to 1} \dfrac{2 - (1 + x^4)}{(1 - x^4)(1 + x^4)} \)

\( = \lim\limits_{x \to 1} \dfrac{1 - x^4}{(1 - x^4)(1 + x^4)} \)

\( = \lim\limits_{x \to 1} \dfrac{1}{1 + x^4} \)

Rasyonel ifade bu noktada tanımlı ve süreklidir, dolayısıyla doğrudan yerine koyma yöntemi ile limitini hesaplayabiliriz.

\( = \dfrac{1}{1 + 1^4} = \dfrac{1}{2} \) bulunur.


SORU 3 :

\( \lim\limits_{x \to \infty} (\ln(6x + 5) - \ln(2x + 3)) \) limitinin sonucu kaçtır?

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\ln(6x + 5)} = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\ln(2x + 3)} = \infty \)

Buna göre verilen limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

Limit ifadesini düzenleyelim.

\( \lim\limits_{x \to \infty} (\ln(6x + 5) - \ln(2x + 3)) = \lim\limits_{x \to \infty} {\ln {\dfrac{6x + 5}{2x + 3}}} \)

\( = \ln{\lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{6x + 5}{2x + 3}}} \)

Elde ettiğimiz limit ifadesinde \( \frac{\infty}{\infty} \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeye L'Hospital kuralını uygulayalım.

\( = \ln{\lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{(6x + 5)'}{(2x + 3)'}}} \)

\( = \ln{\lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{6}{2}}} \)

\( = \ln{3} \) bulunur.


SORU 4 :

\( \lim\limits_{x \to \infty} (\sqrt{4x^2 + 6x} - 2x) \) limitinin sonucunu bulunuz.

\( \lim\limits_{x \to \infty} \sqrt{4x^2 + 6x} = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} 2x = \infty \)

Buna göre limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeyi eşleniği ile çarpıp bölelim.

\( \lim\limits_{x \to \infty} (\sqrt{4x^2 + 6x} - 2x) = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{(\sqrt{4x^2 + 6x} - 2x)(\sqrt{4x^2 + 6x} + 2x)}{\sqrt{4x^2 + 6x} + 2x}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{(\sqrt{4x^2 + 6x})^2 - (2x)^2}{\sqrt{4x^2 + 6x} + 2x}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} \dfrac{4x^2 + 6x - 4x^2}{\sqrt{4x^2 + 6x} + 2x} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} \dfrac{6x}{\sqrt{4x^2 + 6x} + 2x} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} \dfrac{6x}{\sqrt{x^2(4 + \frac{6}{x})} + 2x} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} \dfrac{6x}{x \sqrt{4 + \frac{6}{x}} + 2x} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} \dfrac{6x}{x(\sqrt{4 + \frac{6}{x}} + 2)} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} \dfrac{6}{\sqrt{4 + \frac{6}{x}} + 2} \)

\( = \dfrac{\lim\limits_{x \to \infty} {6}}{\lim\limits_{x \to \infty} {\sqrt{4 + \frac{6}{x}}} + \lim\limits_{x \to \infty} {2}} \)

\( = \dfrac{\lim\limits_{x \to \infty} {6}}{\sqrt{\lim\limits_{x \to \infty} {4} + \lim\limits_{x \to \infty} {\frac{6}{x}}} + \lim\limits_{x \to \infty} {2}} \)

\( x \to \infty \) iken \( \frac{6}{x} \to 0 \) olur.

\( = \dfrac{6}{\sqrt{4 + 0} + 2} \)

\( = \dfrac{6}{4} = \dfrac{3}{2} \) bulunur.


SORU 5 :

\( \lim\limits_{x \to \infty} (3x^2 - \ln{x^2}) \) limitinin sonucu kaçtır?

\( \lim\limits_{x \to \infty} (3x^2) = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\ln{x^2}} = \infty \)

Buna göre verilen limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

İfadeyi \( x^2 \) parantezine alalım.

\( \lim\limits_{x \to \infty} (3x^2 - \ln{x^2}) = \lim\limits_{x \to \infty} \left[ x^2 \left( 3 - \dfrac{\ln{x^2}}{x^2} \right) \right] \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\frac{\ln{x^2}}{x^2}} \) limit ifadesini inceleyelim.

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\ln{x^2}} = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} {x^2} = \infty \)

Buna göre bu limit ifadesinde \( \frac{\infty}{\infty} \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeye L'Hospital kuralını uygulayalım.

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{\ln{x^2}}{x^2}} = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{(\ln{x^2})'}{(x^2)'}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{\frac{2x}{x^2}}{2x}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{1}{x^2}} = 0 \)

Bulduğumuz değeri yerine koyalım.

\( = \lim\limits_{x \to \infty} [x^2(3 - 0)] \)

Elde ettiğimiz ifade belirsizlik içermemektedir.

\( = \infty(3) = \infty \) bulunur.


SORU 6 :

\( \lim\limits_{x \to \infty} (x^2e^{\frac{1}{x^2}} - x^2) \) limitinin sonucu kaçtır?

\( \lim\limits_{x \to \infty} {x^2e^{\frac{1}{x^2}}} = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} {x^2} = \infty \)

Buna göre verilen limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

İfadeyi \( x^2 \) parantezine alalım.

\( \lim\limits_{x \to \infty} (x^2e^{\frac{1}{x^2}} - x^2) = \lim\limits_{x \to \infty} [x^2(e^{\frac{1}{x^2}} - 1)] \)

İfadeyi \( \frac{f(x)}{g(x)} \) formuna çevirelim.

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{e^{\frac{1}{x^2}} - 1}{\frac{1}{x^2}}} \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} {e^{\frac{1}{x^2}} - 1} = 0 \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{1}{x^2}} = 0 \)

Buna göre elde ettiğimiz limit ifadesinde \( \frac{0}{0} \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeye L'Hospital kuralını uygulayalım.

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{(e^{\frac{1}{x^2}} - 1)'}{(\frac{1}{x^2})'}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{e^{\frac{1}{x^2}}(-\frac{2}{x^3})}{-\frac{2}{x^3}}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {e^{\frac{1}{x^2}}} \)

Elde ettiğimiz ifade belirsizlik içermemektedir.

\( = e^{\lim\limits_{x \to \infty} {\frac{1}{x^2}}} \)

\( x \to \infty \) iken \( \frac{1}{x^2} \to 0 \) olur.

\( = e^0 = 1 \) bulunur.


SORU 7 :

\( \lim\limits_{x \to 0^+} \left( \dfrac{5}{\sin{x}} - \dfrac{5 + 4x}{x} \right) \) limitinin sonucu kaçtır?

\( \lim\limits_{x \to 0^+} {\dfrac{5}{\sin{x}}} = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to 0^+} {\dfrac{5 + 4x}{x}} = \infty \)

Buna göre verilen limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

İfadeyi \( \frac{f(x)}{g(x)} \) formuna çevirmek için paydaları eşitleyelim.

\( = \lim\limits_{x \to 0^+} \left( \dfrac{5x}{x\sin{x}} - \dfrac{(5 + 4x)\sin{x}}{x\sin{x}} \right) \)

\( = \lim\limits_{x \to 0^+} \left( \dfrac{5x - (5 + 4x)\sin{x}}{x\sin{x}} \right) \)

\( \lim\limits_{x \to 0^+} (5x - (5 + 4x)\sin{x}) = 5(0) - (5 + 4(0))\sin{0}) = 0 \)

\( \lim\limits_{x \to 0^+} {x\sin{x}} = 0\sin{0} = 0 \)

Buna göre elde ettiğimiz limit ifadesinde \( \frac{0}{0} \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeye L'Hospital kuralını uygulayalım.

\( = \lim\limits_{x \to 0^+} {\dfrac{(5x - (5 + 4x)\sin{x})'}{(x\sin{x})'}} \)

\( = \lim\limits_{x \to 0^+} {\dfrac{5 - 4\sin{x} - (5 + 4x)\cos{x}}{\sin{x} + x\cos{x}}} \)

\( \lim\limits_{x \to 0^+} (5 - 4\sin{x} - (5 + 4x)\cos{x}) = 0 \)

\( \lim\limits_{x \to 0^+} (\sin{x} + x\cos{x}) = 0 \)

Buna göre elde ettiğimiz ifadede hala \( \frac{0}{0} \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeye tekrar L'Hospital kuralını uygulayalım.

\( = \lim\limits_{x \to 0^+} {\dfrac{(5 - 4\sin{x} - (5 + 4x)\cos{x})'}{(\sin{x} + x\cos{x})'}} \)

\( = \lim\limits_{x \to 0^+} {\dfrac{-4\cos{x} - 4\cos{x} + (5 + 4x)\sin{x}}{\cos{x} + \cos{x} - x\sin{x}}} \)

Belirsizlik ortadan kalktığı için rasyonel ifadede doğrudan yerine koyma yöntemi ile limiti bulabiliriz.

\( = \dfrac{-4(1) - 4(1) + (5 + 4(0))0}{1 + 1 - 0(0)} \)

\( = \dfrac{-8}{2} = -4 \) bulunur.


SORU 8 :

\( \lim\limits_{x \to 1^+} \left( \dfrac{2}{x^2 - 1} - \dfrac{1}{\ln{x}} \right) \) limitinin sonucu kaçtır?

\( \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{2}{x^2 - 1}} = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{1}{\ln{x}}} = \infty \)

Buna göre verilen limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

İfadeyi \( \frac{f(x)}{g(x)} \) formuna çevirmek için paydaları eşitleyelim.

\( \lim\limits_{x \to 1^+} \left( \dfrac{2\ln{x}}{\ln{x}(x^2 - 1)} - \dfrac{x^2 - 1}{\ln{x}(x^2 - 1)} \right) \)

\( = \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{2\ln{x} - x^2 + 1}{\ln{x}(x^2 - 1)}} \)

\( \lim\limits_{x \to 1^+} (2\ln{x} - x^2 + 1) = 2\ln{1} - 1^2 + 1 = 0 \)

\( \lim\limits_{x \to 1^+} {\ln{x}(x^2 - 1)} = \ln{1}(1^2 - 1) = 0 \)

Buna göre elde ettiğimiz limit ifadesinde \( \frac{0}{0} \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeye L'Hospital kuralını uygulayalım.

\( = \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{(2\ln{x} - x^2 + 1)'}{(\ln{x}(x^2 - 1))'}} \)

\( = \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{\frac{2}{x} - 2x}{\frac{1}{x}(x^2 - 1) + 2x\ln{x}}} \)

\( = \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{2 - 2x^2}{x^2 - 1 + 2x^2\ln{x}}} \)

Elde ettiğimiz limit ifadesinde hala \( \frac{0}{0} \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeye tekrar L'Hospital kuralını uygulayalım.

\( = \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{(2 - 2x^2)'}{(x^2 - 1 + 2x^2\ln{x})'}} \)

\( = \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{-4x}{2x + 4x\ln{x} + 2x}} \)

\( = \lim\limits_{x \to 1^+} {\dfrac{-1}{1 + \ln{x}}} \)

Belirsizlik ortadan kalktığı için rasyonel ifadede doğrudan yerine koyma yöntemi ile limiti bulabiliriz.

\( = \dfrac{-1}{1 + \ln{1}} = -1 \) bulunur.


SORU 9 :

\( \lim\limits_{x \to \infty} (\sqrt{x^2 + 6x} - \sqrt{x^2 - 2x}) \) limitinin sonucu kaçtır?

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\sqrt{x^2 + 6x}} = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to \infty} {\sqrt{x^2 - 2x}} = \infty \)

Buna göre verilen limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

İfadeyi eşleniği ile çarpıp bölerek rasyonel bir ifadeye çevirelim.

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{(\sqrt{x^2 + 6x} - \sqrt{x^2 - 2x})(\sqrt{x^2 + 6x} + \sqrt{x^2 - 2x})}{\sqrt{x^2 + 6x} + \sqrt{x^2 - 2x}}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{(\sqrt{x^2 + 6x})^2 - (\sqrt{x^2 - 2x})^2}{\sqrt{x^2 + 6x} + \sqrt{x^2 - 2x}}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{x^2 + 6x - (x^2 - 2x)}{\sqrt{x^2 + 6x} + \sqrt{x^2 - 2x}}} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{8x}{\sqrt{x^2 + 6x} + \sqrt{x^2 - 2x}}} \)

Paydayı \( x \) parantezine alalım.

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{8x}{x \left( \sqrt{1 + \frac{6}{x}} + \sqrt{1 - \frac{2}{x}} \right) }} \)

\( = \lim\limits_{x \to \infty} {\dfrac{8}{\sqrt{1 + \frac{6}{x}} + \sqrt{1 - \frac{2}{x}}}} \)

\( x \to \infty \) iken \( \frac{6}{x} \to 0 \) ve \( \frac{2}{x} \to 0 \) olur.

Buna göre limit değerini aşağıdaki şekilde buluruz.

\( = \dfrac{8}{\sqrt{1 + 0} + \sqrt{1 - 0}} \)

\( = \dfrac{8}{2} = 4 \) bulunur.


SORU 10 :

\( \lim\limits_{x \to 0} \left( \dfrac{1}{x} - \dfrac{1}{xe^{6x}} \right) \) limitinin sonucu kaçtır?

\( \lim\limits_{x \to 0} {\dfrac{1}{x}} = \infty \)

\( \lim\limits_{x \to 0} {\dfrac{1}{xe^{6x}}} = \infty \)

Buna göre verilen limit ifadesinde \( \infty - \infty \) belirsizliği vardır.

İfadeyi \( \frac{f(x)}{g(x)} \) formuna çevirmek için paydaları eşitleyelim.

\( \lim\limits_{x \to 0} \left( \dfrac{e^{6x}}{xe^{6x}} - \dfrac{1}{xe^{6x}} \right) = \lim\limits_{x \to 0} {\dfrac{e^{6x} - 1}{xe^{6x}}} \)

\( \lim\limits_{x \to 0} (e^{6x} - 1) = e^0 - 1 = 0 \)

\( \lim\limits_{x \to 0} {xe^{6x}} = 0 \cdot e^0 = 0 \)

Buna göre elde ettiğimiz limit ifadesinde \( \frac{0}{0} \) belirsizliği vardır.

Bu belirsizliği gidermek için ifadeye L'Hospital kuralını uygulayalım.

\( = \lim\limits_{x \to 0} {\dfrac{(e^{6x} - 1)'}{(xe^{6x})'}} \)

\( = \lim\limits_{x \to 0} {\dfrac{6e^{6x}}{e^{6x} + 6xe^{6x}}} \)

Paydayı \( e^{6x} \) parantezine alalım.

\( = \lim\limits_{x \to 0} {\dfrac{6e^{6x}}{e^{6x}(1 + 6x)}} \)

\( = \lim\limits_{x \to 0} {\dfrac{6}{1 + 6x}} \)

Belirsizlik ortadan kalktığı için rasyonel ifadede doğrudan yerine koyma yöntemi ile limiti bulabiliriz.

\( = \dfrac{6}{1 + 6(0)} = 6 \) bulunur.


« Önceki
L'Hospital Kuralı
Sonraki »
0 . Sonsuz Belirsizliği


Faydalı buldunuz mu?   Evet   Hayır