Question Number 176638 by cortano1 last updated on 23/Sep/22
$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\:\frac{\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}\right)−\mathrm{sin}\:\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{x}\right)−\mathrm{cos}\:\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \right)\right)}=? \\ $$
Answered by a.lgnaoui last updated on 23/Sep/22
$$\frac{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)\left[\frac{\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{1}\right]}{{x}^{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\left({x}^{\mathrm{2}} \right)\left[\frac{\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)}{\mathrm{cos}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{1}\right]}=\frac{\mathrm{tan}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}{{x}^{\mathrm{2}} }×\frac{\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)}\right]}{\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cos}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)}\right]} \\ $$$$=\frac{\mathrm{tan}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)}{{x}^{\mathrm{2}} }\frac{\left[\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{1}−\mathrm{cot}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\right)\right]}{\left.\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cos}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{1}−\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\right)\right]} \\ $$$$=\frac{\mathrm{tan}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{1}\right)−\mathrm{tan}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}{{x}^{\mathrm{2}} \left[\left(\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cos}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}{\mathrm{cos}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \:\left({x}\right)\right)\right]} \\ $$$$=\frac{\mathrm{tan}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{1}\right)−\mathrm{tan}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}{{x}^{\mathrm{2}} \left[\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cos}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{1}\right)−\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \:\left({x}\right)\right]} \\ $$$$=\frac{\mathrm{tan}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}{{x}^{\mathrm{2}} }\:×\frac{\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{2}\right]}{\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cos}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{1}−\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\right]\:} \\ $$$$\:\:\sqrt{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cos}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}}\:\:=\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}^{\mathrm{2}} \right)}\:\:\: \\ $$$${lim}_{{x}\rightarrow\mathrm{0}} \frac{\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)−\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}{{x}^{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)−\mathrm{cos}\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}\:=\:\:{lim}_{{x}\rightarrow\mathrm{0}} \frac{\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\left[\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{2}\right]}{\:\left[\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}^{\mathrm{2}} \right)}\:−\mathrm{1}−\mathrm{tan}^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\:\right.} \\ $$$$=\mathrm{1}×{lim}_{{x}\rightarrow\mathrm{0}} \left[−\frac{\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}−\mathrm{2}\right)\:}{\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left({x}\right)}\right]\:=−\mathrm{2}+{lim}_{{x}\rightarrow\mathrm{0}} \frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\:\left({x}^{\mathrm{2}} \right)}=+\infty \\ $$$$ \\ $$
Commented by cortano1 last updated on 24/Sep/22