ติดตรงนี้? แก้มันด้วย AI
Calculus · real student question

จงหาลิมิตของ (รากที่สองของ (3x - 2) + รากที่สองของ (x - 1) - 3) / (x^2 - 4) เมื่อ x เข้าสู่ 2

Question

จงหาค่า

lim⁡x→23x−2+x−1−3x2−4\lim_{x\to 2}\frac{\sqrt{3x-2}+\sqrt{x-1}-3}{x^2-4}

Step-by-step solution

  1. แทน x=2x=2 ก่อนเพื่อระบุรูปแบบไม่กำหนด ให้ตรวจก่อนเสมอ ก่อนจะใช้เทคนิคใด ๆ

    ตัวเศษ=3(2)−2+2−1−3=4+1−3=2+1−3=0\text{ตัวเศษ}=\sqrt{3(2)-2}+\sqrt{2-1}-3=\sqrt4+\sqrt1-3=2+1-3=0

    ตัวส่วน=22−4=0\text{ตัวส่วน}=2^2-4=0

    นิพจน์นี้จึงอยู่ในรูป 00\tfrac00 ซึ่งเป็นข่าวดี ไม่ใช่ข่าวร้าย เพราะรับประกันว่าตัวประกอบ (x−2)(x-2) ซ่อนอยู่ ทั้ง ข้างบนและข้างล่าง และตัดกันได้ สังเกตด้วยว่า x=2x=2 อยู่ในโดเมนอย่างสบาย เพราะ 3x−2>03x-2>0 และ x−1>0x-1>0 ในบริเวณใกล้ x=2x=2

  2. แยกตัวเศษออก เพื่อให้รากแต่ละตัวหักค่าของตัวเองทิ้ง ค่าคงตัว −3-3 ก็คือ −(2+1)-(2+1) พอดี นั่นคือผลบวกของรากทั้งสองเมื่อคิดที่ x=2x=2 การเขียนใหม่แบบนั้นทำให้จัดการรากแต่ละตัวแยกกันได้

    3x−2+x−1−3=(3x−2−2)⏟→ 0+(x−1−1)⏟→ 0\sqrt{3x-2}+\sqrt{x-1}-3=\underbrace{\big(\sqrt{3x-2}-2\big)}_{\to\,0}+\underbrace{\big(\sqrt{x-1}-1\big)}_{\to\,0}

    นี่คือกลไกสำคัญ การพยายามคูณสังยุคกับตัวเศษสามพจน์รวดเดียวจะยุ่งเหยิง แต่การแยกออกเปลี่ยนลิมิตยาก ๆ หนึ่งข้อ ให้กลายเป็นโจทย์สังยุคง่าย ๆ สองข้อ

  3. คูณสังยุคกับแต่ละก้อน การคูณด้วย   +ค่า  +ค่า\frac{\sqrt{\;}+\text{ค่า}}{\sqrt{\;}+\text{ค่า}} เปลี่ยนผลต่างของรากที่สองให้เป็นผลต่างกำลังสอง

    3x−2−2=(3x−2)−43x−2+2=3(x−2)3x−2+2\sqrt{3x-2}-2=\frac{(3x-2)-4}{\sqrt{3x-2}+2}=\frac{3(x-2)}{\sqrt{3x-2}+2}

    x−1−1=(x−1)−1x−1+1=x−2x−1+1\sqrt{x-1}-1=\frac{(x-1)-1}{\sqrt{x-1}+1}=\frac{x-2}{\sqrt{x-1}+1}

    ตอนนี้ทั้งสองก้อนมีตัวประกอบ (x−2)(x-2) ปรากฏชัด ซึ่งเป็นตัวประกอบตัวเดียวกับที่อยู่ในตัวส่วนพอดี

  4. ตัดตัวประกอบร่วม (x−2)(x-2) ทิ้ง แยกตัวส่วนเป็นผลต่างกำลังสอง x2−4=(x−2)(x+2)x^2-4=(x-2)(x+2) แล้วรวมกัน

    3x−2+x−1−3x2−4=(x−2)[33x−2+2+1x−1+1](x−2)(x+2)\frac{\sqrt{3x-2}+\sqrt{x-1}-3}{x^2-4}=\frac{(x-2)\left[\dfrac{3}{\sqrt{3x-2}+2}+\dfrac{1}{\sqrt{x-1}+1}\right]}{(x-2)(x+2)}

    =1x+2[33x−2+2+1x−1+1]=\frac{1}{x+2}\left[\frac{3}{\sqrt{3x-2}+2}+\frac{1}{\sqrt{x-1}+1}\right]

    การตัดทิ้งทำได้อย่างถูกต้อง เพราะลิมิตสนใจเฉพาะ x≠2x\ne2 เท่านั้น

  5. แทน x=2x=2 ลงในนิพจน์ที่ตัดแล้ว ไม่มีอะไรเป็นรูปแบบไม่กำหนดอีกต่อไป

    14[32+2+11+1]=14[34+12]=14⋅54=516\frac{1}{4}\left[\frac{3}{2+2}+\frac{1}{1+1}\right]=\frac14\left[\frac34+\frac12\right]=\frac14\cdot\frac54=\frac{5}{16}

  6. ตรวจซ้ำด้วยกฎโลปีตาล เนื่องจากรูปแบบเดิมเป็น 00\tfrac00 การหาอนุพันธ์ของตัวเศษและตัวส่วนแยกกันจึงใช้ได้เช่นกัน

    lim⁡x→2323x−2+12x−12x=34+124=544=516\lim_{x\to2}\frac{\dfrac{3}{2\sqrt{3x-2}}+\dfrac{1}{2\sqrt{x-1}}}{2x}=\frac{\tfrac{3}{4}+\tfrac12}{4}=\frac{\tfrac54}{4}=\frac{5}{16}

    ทั้งสองเส้นทางให้ผลตรงกัน การสุ่มตรวจเชิงตัวเลขก็ยืนยันเช่นกัน ที่ x=2.00001x=2.00001 ผลหารเท่ากับ 0.3124986…0.3124986\ldots และ 516=0.3125\tfrac{5}{16}=0.3125

Answer

516\frac{5}{16}

Need to solve a different problem like this? Open the solver →