Cálculo I
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2.2 Regras para o cálculo de limites
2.2.1 Regras de cálculo
Sejam dados os seguintes limites
|  |  |  | (2.10) | 
|  |  |  | (2.11) | 
com  números reais. Então, valem as seguintes regras:
- 
• 
Regra da multiplicação por um escalar 
 
|  |  |  | (2.12) |  
|  |  |  | (2.13) |  
 para qualquer número real . 
 
- 
• 
|  |  |  | (2.14) |  
|  |  |  | (2.15) |  
 
 
- 
• 
|  |  |  | (2.16) |  
|  |  |  | (2.17) |  
 
 
- 
• 
|  |  |  | (2.18) |  
|  |  |  | (2.19) |  
 quando . 
 
- 
• 
|  |  |  | (2.20) |  
|  |  |  | (2.21) |  
 quando . 
 
 
Podemos usar essas regras para calcularmos limites.
 
Exemplo 2.2.1.
Consideremos os seguintes casos:
- 
a) 
|  |  |  | (2.22) |  
|  |  |  | (2.23) |  
 
 
Código 7: Python
1from sympy import Symbol, limit
 
2x = Symbol('x')
 
3limit(2*x, x, -1)
 
 
 
- 
b) 
|  |  |  | (2.24) |  
|  |  |  | (2.25) |  
|  |  |  | (2.26) |  
 
 
Código 8: Python
1from sympy import Symbol, limit
 
2x = Symbol('x')
 
3limit(x**2-1, x, 2)
 
 
 
- 
c) 
|  |  |  | (2.27) |  
|  |  |  | (2.28) |  
|  |  |  | (2.29) |  
|  |  |  | (2.30) |  
 
 
Código 9: Python
1from sympy.abc import x
 
2from sympy import limit, sqrt
 
3limit(sqrt(1-x**2), x, 0)
 
 
 
- 
d) 
 
|  |  |  | (2.31) |  
|  |  |  | (2.32) |  
|  |  |  | (2.33) |  
 
 
Código 10: Python
1from sympy.abc import x
 
2from sympy import limit
 
3limit((x**2-1)*(x-2)/((x-1)*(x-2)), x, 0)
 
 
 
 
 
Proposição 2.2.1.(Limites de polinômios)
Se
|  |  |  | (2.34) | 
então
|  |  |  | (2.35) | 
|  |  |  | (2.36) | 
para qualquer dado número real .
 
 
Demonstração.
Seguem das regras da soma, da multiplicação por escalar e da potenciação.
|  |  |  | (2.37) | 
|  |  |  | (2.38) | 
|  |  |  | (2.39) | 
|  |  |  | (2.40) | 
∎
 
 
Exemplo 2.2.2.
|  |  |  | (2.41) | 
|  |  |  | (2.42) | 
 
Código 11: Python
1from sympy.abc import x
2from sympy import limit, sqrt
3limit(2*x**4 - 2*x**2 + x, x, sqrt(2))
 
 
 
Proposição 2.2.2.(Limite de funções racionais)
Sejam  uma função racional e  um número real tal que . Então,
|  |  |  | (2.43) | 
 
 
Demonstração.
Segue da regra do limite do quociente e da Proposição 2.2.1.
|  |  |  | (2.44) | 
|  |  |  | (2.45) | 
∎
 
 
Exemplo 2.2.3.
|  |  |  | (2.46) | 
|  |  |  | (2.47) | 
 
 
2.2.2 Indeterminação 
Quando  e , dizemos que
é uma indeterminação do tipo . Em vários destes casos, podemos calcular o limite eliminando o fator em comum .
 
Exemplo 2.2.4.
|  |  |  | (2.49) | 
|  |  |  | (2.50) | 
 
Código 12: Python
1from sympy import Symbol, limit
2x = Symbol('x')
3limit((x**2-1)*(x-2)/((x-1)*(x-2)), x, 2)
 
 
 
Quando o fator em comum não aparece explicitamente, podemos tentar trabalhar algebricamente de forma a explicitá-lo.
 
Exemplo 2.2.5.
No caso do limite
|  |  |  | (2.51) | 
temos que o denominador  se anula em , assim como o denominador . Assim sendo,  é um fator comum entre  e . Para explicitá-lo, calculamos
|  |  |  | (2.52) | 
|  |  |  | (2.53) | 
e
|  |  |  | (2.54) | 
|  |  |  | (2.55) | 
 
Realizadas as divisões, temos
|  |  |  | (2.56) | 
|  |  |  | (2.57) | 
 
Código 13: Python
1from sympy import Symbol, limit, simplify
2x = Symbol('x')
3p = simplify((x**3 - 3*x**2 - x + 3)/(x-1))
4print('p(x) =', p)
5q = simplify((x**2 + x - 2)/(x-1))
6print('q(x) =', q)
7l = limit(p/q, x, 1)
8print('limit =', l)
9\end{minipage}
10%
11\begin{lstlisting}[style=output]
12p(x) = x**2 - 2*x - 3
13q(x) = x + 2
14limit = -4/3
 
 
Exemplo 2.2.6.
No caso de
temos uma indeterminação do tipo  envolvendo uma raiz. Neste caso, podemos calcular o limite usando de racionalização.
|  |  |  | (2.59) | 
|  |  |  | (2.60) | 
|  |  |  | (2.61) | 
|  |  |  | (2.62) | 
 
Código 14: Python
1from sympy import Symbol, sqrt, limit
2x = Symbol('x')
3limit((sqrt(1-x)-1)/x, x, 0)
 
 
 
2.2.3 Exercícios resolvidos
Resolução.
Usando das propriedades de limites, calculamos
|  |  |  | (2.64) | 
|  |  |  | (2.65) | 
|  |  |  | (2.66) | 
 
Código 15: Python
1from sympy.abc import x
2from sympy import limit, sqrt
3limit((x - x**2)/sqrt(x**2 + 3), x, -1)
 
 
 
ER 2.2.2.
Assumindo que o  e que
|  |  |  | (2.67) | 
forneça o valor de .
 
 
Resolução.
Das propriedades de limites, temos
|  |  |  | (2.68) | 
|  |  |  | (2.69) | 
|  |  |  | (2.70) | 
|  |  |  | (2.71) | 
|  |  |  | (2.72) | 
|  |  |  | (2.73) | 
 
Código 16: Python
1from sympy.abc import x
2from sympy import limit, Function, Eq, solve
3f = Function('f')
4L = limit(f(x), x, 2)
5eq = Eq(limit((f(x)-2)/(x+2), x, 2), 1)
6solve(eq, L)
 
 
 
Resolução.
Neste caso, não podemos usar a regra do quociente, pois
Agora, como também temos
concluímos se tratar de uma indeterminação . Por racionalização, obtemos
|  |  |  | (2.77) | 
|  |  |  | (2.78) | 
|  |  |  | (2.79) | 
|  |  |  | (2.80) | 
|  |  |  | (2.81) | 
|  |  |  | (2.82) | 
 
Código 17: Python
1from sympy.abc import x
2from sympy import limit, sqrt
3limit((x+1)/(2-sqrt(x**2+3)), x, -1)
 
 
 
2.2.4 Exercícios
E. 2.2.1.
Sabendo que
calcule:
- 
a) 
- 
b) 
- 
c) 
 
 
E. 2.2.2.
Considerando que
e
calcule:
- 
a) 
- 
b) 
- 
c) 
 
 
E. 2.2.3.
Considerando que
e
calcule:
- 
a) 
- 
b) 
 
 
E. 2.2.4.
Considerando que
e
calcule:
- 
a) 
- 
b) 
 
 
E. 2.2.5.
Considerando que
e
calcule:
- 
a) 
- 
b) 
- 
c) 
 
 
E. 2.2.6.
Calcule os limites:
- 
a) 
- 
b) 
- 
c) 
 
 
E. 2.2.7.
Calcule os limites:
- 
a) 
- 
b) 
 
 
E. 2.2.8.
Calcule os limites:
- 
a) 
- 
b) 
- 
c) 
- 
d) 
 
 
 
E. 2.2.9.
Calcule os limites:
- 
a) 
- 
b) 
- 
c) 
- 
d) 
 
 
a) ; b) ; c) ; d) 
 
 
E. 2.2.10.
Diga se é verdadeira ou falsa a seguinte afirmação. Se existem
|  |  |  | (2.92) | 
|  |  |  | (2.93) | 
então
|  |  |  | (2.94) | 
Justifique sua resposta.
 
 
Falso. Construa um contraexemplo para mostrar que a afirmação não é verdadeira.
 
 
 
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