Limit Tak Sampai Fungsi Khusus

Posted on

         Pondok Soal.com – Sebelumnya telah kita bahas bahan “Penyelesaian Limit Tak Hingga“, kali ini kita akan mencar ilmu bahan yang lebih menantang yakni Limit Tak Hingga Fungsi Khusus. Limit Tak Hingga Fungsi Khusus merupakan limit di tak hingga lalu ( $ x \rightarrow \infty $) dengan fungsi yang lebih menarik atau menantang lagi. Konsep limit yang akan kita libatkan merupakan “Penyelesaian Limit Fungsi dengan Dalil L’Hospital atau Turunan

Penyelesaian Limit Tak Hingga Fungsi Khusus
       Berikut penyelesaian Limit Tak Hingga Fungsi Khusus yang kerap digunakan dan bentuknya paling mudah :
1). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{1}{x} \right)^x = e \end{align} \, \, \, \, \, \, $ 2). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{1}{x} \right)^x = e^{-1} \end{align} $
3). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{n}{x} \right)^x = e^{n} \end{align} \, \, \, \, \, \, $ 4). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 + x \right)^\frac{1}{x} = e \end{align} $
5). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 – x \right)^\frac{1}{x} = e^{-1} \end{align} \, \, \, \, \, \, $ 6). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 + nx \right)^\frac{1}{x} = e^{n} \end{align} $
7). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 – nx \right)^\frac{1}{x} = e^{-n} \end{align} \, \, \, \, \, \, $ 8). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{n}{x} \right)^x = e^{-n} \end{align} $

dengan $ e = 2,7182818….. \, $ ($ e = \, $ bilangan euler)

Contoh :
1). Tentukan hasil limit tak hingga lalu berikut :
a). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{x} \right)^x \end{align} \, \, \, \, \, \, $ b). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 + 3x \right)^\frac{1}{x} \end{align} $
c). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{x} \right)^x \end{align} \, \, \, \, \, \, $ d). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 – 4x \right)^\frac{1}{x} \end{align} $
Penyelesaian :
*). Kita pribadi memakai bentuk dasar limit fungsi khusus di atas,
a). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{x} \right)^x = e^2 \end{align} \, \, $ (rumus 3).
b). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 + 3x \right)^\frac{1}{x} = e^3 \end{align} \, \, $ (rumus 6).
c). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{x} \right)^x = e^{-5} \end{align} \, \, $ (rumus 8).
d). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 – 4x \right)^\frac{1}{x} = e^{-4} \end{align} \, \, $ (rumus 7).

Baca Juga:   Soal-Soal Latihan Limit Fungsi Trigonometri

2). Tentukan hasil limit tak hingga lalu fungsi khusus berikut :
a). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{3x} \right)^{5x} \end{align} \, \, \, \, \, \, $ b). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 – 3x \right)^\frac{7}{x} \end{align} $
Penyelesaian :
*). Kita modifikasi bentuk limitnya dan gunakan sifat dasar,
gunakan juga sifat eksponen : $ (a^{m.n}) = [(a^m)]^n $
a). Modifikasi dengan permisalan $ 3x = y \, $ dan gunakan rumus 3.
$ x $ menuju tak hingga kemudian, maka $ 3x $ menuju tak hingga kemudian.
$ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{3x} \right)^{5x} & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{3x} \right)^{5x. \frac{3}{3}} \\ & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{3x} \right)^{3x. \frac{5}{3}} \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{3x} \right)^{3x} \right]^\frac{5}{3} \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{3x \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{3x} \right)^{3x} \right]^\frac{5}{3} \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{y \to \infty } \left( 1 + \frac{2}{y} \right)^{y} \right]^\frac{5}{3} \\ & = \left( e^2 \right)^\frac{5}{3} \\ & = e^\frac{10}{3} \end{align} $

b). Modifikasi dan gunakan rumus 7.
$ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 – 3x \right)^\frac{7}{x} & = \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 – 3x \right)^{\frac{1}{x} . 7} \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 – 3x \right)^{\frac{1}{x} } \right]^7 \\ & = \left[ e^{-3} \right]^7 \\ & = e^{-21} \end{align} $

3). Tentukan hasil limit tak hingga lalu fungsi khusus berikut :
a). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{3x-6} \right)^{x-2} \end{align} \, \, \, \, \, \, $ b). $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 1 } \left( x^2 + 2x – 2 \right)^\frac{5}{x^2 + 2x – 3} \end{align} $
Penyelesaian :
*). Modifikasi limitnya dan gunakan rumus dasar limit tak hingga lalu di atas,
gunakan juga sifat eksponen : $ (a^{m.n}) = [(a^m)]^n $
a). Modifikasi dan gunakan rumus dasar 8 .
Misalkan $ 3x-6 = y \, $ . untuk $ x $ menuju tak hingga kemudian, maka $ 3x-6 $ menuju tak hingga kemudian.
$ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{3x-6} \right)^{x-2} & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{3x-6} \right)^{(x-2).\frac{3}{3}} \\ & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{3x-6} \right)^{(3x-6).\frac{1}{3}} \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{3x-6} \right)^{(3x-6)} \right]^\frac{1}{3} \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{3x-6 \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{3x-6} \right)^{(3x-6)} \right]^\frac{1}{3} \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{y \to \infty } \left( 1 – \frac{5}{y} \right)^{y} \right]^\frac{1}{3} \\ & = \left[ e^{-5} \right]^\frac{1}{3} \\ & = e^\frac{-5}{3} \end{align} $

Baca Juga:   Penyelesaian Limit Fungsi Aljabar

b). Modifikasi dan gunakan rumus dasar 4.
misalkan $ x^2 + 2x – 3 = y \, $ . untuk $ x $ menuju 1, maka $ x^2 + 2x – 3 \, $ menuju nol.
$ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 1 } \left( x^2 – 2x – 2 \right)^\frac{5}{x^2 + 2x – 3} & = \displaystyle \lim_{x \to 1 } \left( x^2 + 2x – 3 + 1 \right)^{\frac{1}{x^2 + 2x – 3} . 5} \\ & = \displaystyle \lim_{x \to 1 } \left( 1 + (x^2 + 2x – 3) \right)^{\frac{1}{x^2 + 2x – 3} . 5} \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{x \to 1 } \left( 1 + (x^2 + 2x – 3) \right)^{\frac{1}{x^2 + 2x – 3} } \right]^5 \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{(x^2 + 2x – 3) \to 0 } \left( 1 + (x^2 + 2x – 3) \right)^{\frac{1}{x^2 + 2x – 3} } \right]^5 \\ & = \left[ \displaystyle \lim_{y \to 0 } \left( 1 + y \right)^\frac{1}{y} \right]^5 \\ & = \left[ e \right]^5 \\ & = e^5 \end{align} $

Pembuktian Rumus Dasar Limit Tak Hingga Fungsi Khusus

*). Untuk menandakan rumus dasar limit tak hingga lalu fungsi khusus, ada sedikit konsep dasar yang kita gunakan.
*). Bentuk $ Ln \, $ . $ Ln \, $ sama dengan logaritma hanya saja basisnya $ e $.
Bentuk $ {}^e \log b \, $ sama saja dengan $ \ln b $ . Artinya bentuk $ \ln \, $ terdapat sifat yang sama dengan logaritma.
Sifat yang digunakan merupakan $ \ln b^n = n . \ln b $
*). Turunan bentuk $ \ln f(x) $ :
misalkan : $ y = \ln f(x) \rightarrow y^\prime = \frac{1}{f(x)} . f^\prime (x) $ .
*). Penggunakan turunan pada limit bentuk tak tentu (Dalil L’Hospital).
*). Persamaan logaritma : $ {}^a \log b = c \rightarrow b = a^c $
sesampai lalu : $ \ln b = c \rightarrow b = e^c $

$ \spadesuit $ Pembuktian rumus dasar : $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{n}{x} \right)^x = e^{n} \end{align} $
*). Misalkan nilai $ t = \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{n}{x} \right)^x \end{align} $
*). Turunan fungsi :
$ y = \frac{1}{x} \rightarrow y^\prime = -x^{-2} $
$ y = \ln (1 + \frac{n}{x} ) \rightarrow y^\prime = \frac{1}{1 + \frac{n}{x} } . (-n.x^{-2}) $
*). Pembuktiannya :
$ \begin{align} t & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{n}{x} \right)^x \\ \ln t & = \ln \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{n}{x} \right)^x \\ \ln t & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \ln \left( 1 + \frac{n}{x} \right)^x \\ \ln t & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } x . \ln \left( 1 + \frac{n}{x} \right) \\ \ln t & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \frac{ \ln \left( 1 + \frac{n}{x} \right) }{\frac{1}{x} } \, \, \, \, \, \text{(L’Hospital)} \\ \ln t & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \frac{ \frac{1}{1 + \frac{n}{x} } . (-n.x^{-2}) }{ -x^{-2} } \\ \ln t & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } \frac{ \frac{1}{1 + \frac{n}{x} } . (n) }{ 1 } \\ \ln t & = \displaystyle \lim_{x \to \infty } n . \frac{1}{1 + \frac{n}{x} } \\ \ln t & = n . \displaystyle \lim_{x \to \infty } \frac{1}{1 + \frac{n}{x} } \\ \ln t & = n . \frac{1}{1 + \frac{n}{ \infty } } \\ \ln t & = n . \frac{1}{1 + 0 } \\ \ln t & = n . 1 \\ \ln t & = n \\ t & = e^n \\ \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{n}{x} \right)^x & = e^{n} \end{align} $

Baca Juga:   Sifat-Sifat Limit Fungsi

Catatan : Untuk rumus 1, 2, dan 8, gunakan rumus dasar $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to \infty } \left( 1 + \frac{n}{x} \right)^x = e^{n} \end{align} $

$ \clubsuit $ Pembuktian rumus dasar : $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 + nx \right)^\frac{1}{x} = e^{n} \end{align} $
*). Pembuktiannya sanggup pribadi memakai rumus dasar 3.
Misalkan $ x = \frac{1}{y} \, $ maka $ y = \frac{1}{x} $
untuk $ x $ menuju nol, maka $ y $ menuju tak hingga kemudian.
*). Pembuktiannya :
$ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 + nx \right)^\frac{1}{x} & = \displaystyle \lim_{\frac{1}{x} \to \infty } \left( 1 + n. \frac{1}{y} \right)^y \\ & = \displaystyle \lim_{y \to \infty } \left( 1 + \frac{n}{y} \right)^y \, \, \, \, \, \text{(rumus dasar 3)} \\ \lim_{x \to 0 } \left( 1 + nx \right)^\frac{1}{x} & = e^n \end{align} $

Catatan : untuk rumus dasar 4, 5, dan 7 , gunakan rumus dasar $ \begin{align} \displaystyle \lim_{x \to 0 } \left( 1 + nx \right)^\frac{1}{x} = e^{n} \end{align} $