Esercizio limite con radice quadrata

Mi ritrovo un limite della differenza tra un termine polinomiale e una radice quadrata che non so svolgere. Il libro suggerisce di razionalizzare ma non so come si fa.

lim_(x →±∞)(2x−√(4x^2+x))

Domanda di Luigi2110
Soluzione

Dobbiamo calcolare due limiti

 (a) lim_(x → −∞)(2x−√(4x^2+x)) ; (b) lim_(x → +∞)(2x−√(4x^2+x))

partendo dal primo ossia:

(a) lim_(x → −∞)(2x−√(4x^2+x)) = (•)

Il termine 2x tende a −∞ per x → −∞ mentre il radicando del termine irrazionale genera una forma di indecisione del tipo [∞−∞]. Analizziamo a parte tale termine

lim_(x → −∞)√(4x^2+x) =

Raccogliamo l'infinito di ordine superiore nel radicando, ossia x^2

= lim_(x → −∞)√(x^2(4+(1)/(x))) =

e invocando le proprietà delle radici possiamo scrivere la radice di un prodotto come prodotto delle radici a patto che i radicandi siano non negativi

= lim_(x → −∞)√(x^2)√(4+(1)/(x)) = (•)

In accordo con la definizione di valore assoluto, sappiamo sussistere l'identità

√(x^2) = |x| per ogni x∈R

e poiché x → −∞, la variabile x sarà prima o poi negativa, si ha dunque

|x| = −x per x < 0

e il limite (•) si esprime nella forma equivalente

(•) = lim_(x → −∞)−x√(4+(1)/(x)) = +∞

In definitiva, l'algebra degli infiniti ci permette di concludere che il limite (a) è −∞

lim_(x → −∞)(2x−√(4x^2+x)) = [−∞+(−∞)] = −∞

Occupiamoci del limite (b)

(b) lim_(x → +∞)(2x−√(4x^2+x)) =

che genera una forma di indecisione [+∞−∞]. Per risolverla eseguiamo una razionalizzazione, ossia moltiplichiamo e dividiamo per il termine:

2x+√(4x^2+x)

così che il limite si esprima nella forma equivalente

= lim_(x → +∞)((2x−√(4x^2+x))(2x+√(4x^2+x)))/(2x+√(4x^2+x)) =

Calcoliamo il prodotto al numeratore utilizzando la regola relativa al prodotto di una somma per differenza

= lim_(x → +∞)((2x)^2−(√(4x^2+x))^2)/(2x+√(4x^2+x)) =

e in accordo con la definizione di radice quadrata otteniamo il limite

= lim_(x → +∞)(4x^2−(4x^2+x))/(2x+√(4x^2+x)) =

Sommando tra loro i termini simili, giungiamo all'espressione

= lim_(x → +∞)(−x)/(2x+√(4x^2+x)) =

Purtroppo la forma di indecisione non è ancora sparita, dobbiamo ingegnarci un po' per raggiungere il risultato.

Raccogliamo x^2 all'interno del radicando

= lim_(x → +∞)(−x)/(2x+√(x^2(4+(1)/(x)))) =

e invochiamo la proprietà delle radici che ci permette di scrivere la radice di un prodotto come prodotto di radici

= lim_(x → +∞)(−x)/(2x+√(x^2)·√(4+(1)/(x))) =

Utilizziamo ancora una volta l'identità √(x^2) = |x| ed osserviamo che questa volta la variabile x → +∞ pertanto sarà definitivamente positiva e di conseguenza |x| = x.

Tale osservazione ci permette di esprimere il limite come

= lim_(x → +∞)(−x)/(2x+x√(4+(1)/(x))) =

Raccogliamo totalmente x a denominatore e semplifichiamola con quella al numeratore

 = lim_(x → +∞)(−x)/(x(2+√(4+(1)/(x)))) = lim_(x → +∞)(−1)/(2+√(4+(1)/(x)))

Quando x → +∞ il termine (1)/(x) → 0 conseguentemente possiamo concludere che il limite dato è −(1)/(4) e scriveremo:

lim_(x → +∞)(−1)/(2+√(4+(1)/(x))) = −(1)/(2+√(4)) = −(1)/(4)

Abbiamo portato a termine il nostro compito!

Risposta di: Redazione di YouMath (Salvatore Zungri - Ifrit)
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