Question Number 117687 by bemath last updated on 13/Oct/20
$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\:\frac{\left(\mathrm{ln}\:\left(\mathrm{cosh}\:\mathrm{x}\right)−\mathrm{ln}\:\left(\mathrm{cos}\:\mathrm{x}\right)\right)^{\mathrm{2}} }{\:\sqrt{\mathrm{cosh}\:\mathrm{x}}+\sqrt{\mathrm{cos}\:\mathrm{x}}−\mathrm{2}}\:=?\: \\ $$
Answered by 1549442205PVT last updated on 13/Oct/20
$$\underset{\mathrm{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}\:}\frac{\left(\mathrm{ln}\:\left(\mathrm{cosh}\:\mathrm{x}\right)−\mathrm{ln}\:\left(\mathrm{cos}\:\mathrm{x}\right)\right)^{\mathrm{2}} }{\:\sqrt{\mathrm{cosh}\:\mathrm{x}}+\sqrt{\mathrm{cos}\:\mathrm{x}}−\mathrm{2}}\:=^{\frac{\mathrm{0}}{\mathrm{0}}} \\ $$$$\underset{\mathrm{L}'\mathrm{Hopital}} {=\:\:\:\:\:\:}\underset{\mathrm{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\left(\mathrm{ln}\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }{\mathrm{2}}−\mathrm{ln}\left(\mathrm{cosx}\right)\right)^{\mathrm{2}} }{\:\sqrt{\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }{\mathrm{2}}}+\sqrt{\mathrm{cosx}}−\mathrm{2}}=^{\frac{\mathrm{0}}{\mathrm{0}}} \\ $$$$\underset{\mathrm{x}\rightarrow\mathrm{0}} {=\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{2}\left(\mathrm{ln}\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }{\mathrm{2}}−\mathrm{ln}\left(\mathrm{cosx}\right)\right)×\left(\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} −\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }+\mathrm{tanx}\right)}{\frac{\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} −\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }{\mathrm{2}}}{\:\sqrt{\mathrm{2}\left(\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} \right)}}+\frac{−\mathrm{sinx}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{cosx}}}} \\ $$$$\underset{\mathrm{x}\rightarrow\mathrm{0}} {=^{\frac{\mathrm{0}}{\mathrm{0}}} \mathrm{lim}}\frac{\mathrm{2}\left(\mathrm{ln}\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }{\mathrm{2}}−\mathrm{ln}\left(\mathrm{cosx}\right)\right)\left(\frac{\mathrm{4}}{\left(\mathrm{e}^{\mathrm{x}} −\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} \right)^{\mathrm{2}} }+\left(\mathrm{1}+\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{x}\right)\right)+\mathrm{2}\left(\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} −\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }+\mathrm{tanx}\right)^{\mathrm{2}} }{\frac{\left(\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} \right)\sqrt{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }−\left(\mathrm{e}^{\mathrm{x}} −\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} \right)\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} −\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} }}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\left(\mathrm{e}^{\mathrm{x}} +\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} \right)}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{0}}{\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}}}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{Thus},\mathrm{final}\:\mathrm{result}\:\mathrm{I}=\mathrm{0} \\ $$
Commented by bemath last updated on 13/Oct/20
$$\mathrm{gave}\:\mathrm{kudos} \\ $$
Answered by Dwaipayan Shikari last updated on 13/Oct/20
$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\left({log}\left({e}^{{x}} +{e}^{−{x}} \right)−{log}\left({e}^{{ix}} +{e}^{−{ix}} \right)\right)^{\mathrm{2}} }{\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}\left(\sqrt{{e}^{{x}} +{e}^{−{x}} }+\sqrt{{e}^{{ix}} +{e}^{−{ix}} }\right)−\mathrm{2}} \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\sqrt{\mathrm{2}}\frac{\left(−{x}+{log}\left({e}^{\mathrm{2}{x}} +\mathrm{1}\right)+{ix}−{log}\left({e}^{\mathrm{2}{ix}} +\mathrm{1}\right)\right)^{\mathrm{2}} }{\:{e}^{−\frac{{x}}{\mathrm{2}}} \sqrt{{e}^{\mathrm{2}{x}} +\mathrm{1}}+{e}^{−{i}\frac{{x}}{\mathrm{2}}} \sqrt{{e}^{\mathrm{2}{ix}} +\mathrm{1}}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}} \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\sqrt{\mathrm{2}}\:\frac{\left(−{x}+{ix}\right)^{\mathrm{2}} }{\left(−\frac{{x}}{\mathrm{2}}−{i}\frac{{x}}{\mathrm{2}}\right)−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{log}\left({e}^{\mathrm{2}{x}} +\mathrm{1}\right)={log}\left({e}^{\mathrm{2}{ix}} +\mathrm{1}\right)\:{As}\:{x}\rightarrow\mathrm{0} \\ $$$${And}\:{e}^{−\frac{{x}}{\mathrm{2}}} =−\frac{{x}}{\mathrm{2}}\:\:{and}\:{e}^{−{i}\frac{{x}}{\mathrm{2}}} =−{i}\frac{{x}}{\mathrm{2}}\:\:{As}\:{x}\rightarrow\mathrm{0} \\ $$$${And}\:\sqrt{{e}^{\mathrm{2}{ix}} +\mathrm{1}}=\sqrt{{e}^{\mathrm{2}{x}} +\mathrm{1}}\:{As}\:{x}\rightarrow\mathrm{0} \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}2}\sqrt{\mathrm{2}}\frac{{x}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{1}−{i}\right)^{\mathrm{2}} }{−{x}\left(\mathrm{1}+{i}\right)−\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}}=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$