Question Number 105106 by bemath last updated on 26/Jul/20
$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{sin}\:\left(\pi\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} {x}\right)}{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }\:? \\ $$
Answered by bramlex last updated on 26/Jul/20
$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{sin}\:\left(\pi\:\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} {x}\right)}{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }\:=\: \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{−\mathrm{2}\pi\mathrm{cos}\:{x}\mathrm{sin}\:{x}.\:\mathrm{cos}\:\left(\pi\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} {x}\right)}{\mathrm{6}{x}} \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{−\pi\mathrm{sin}\:\left(\mathrm{2}{x}\right).\mathrm{cos}\:\left(\pi\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} {x}\right)}{\mathrm{6}{x}} \\ $$$$=\:\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\left\{−\pi\mathrm{cos}\:\left(\pi\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} {x}\right)\right\}.\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{sin}\:\left(\mathrm{2}{x}\right)}{\mathrm{6}{x}} \\ $$$$=\:\frac{\pi}{\mathrm{3}}\:\blacktriangle \\ $$
Answered by OlafThorendsen last updated on 26/Jul/20
$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{sin}\left(\pi\left(\mathrm{1}−\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \right)}{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{sin}\left(\pi\left(\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} \right)\right)}{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{sin}\left(\pi{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\pi}{\mathrm{3}}.\frac{\mathrm{sin}\left(\pi{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\pi{x}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\underset{\mathrm{X}\rightarrow\mathrm{0}} {\mathrm{lim}}\frac{\pi}{\mathrm{3}}.\frac{\mathrm{sinX}}{\mathrm{X}}\:=\:\frac{\pi}{\mathrm{3}} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 26/Jul/20
$$\mathrm{let}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)\:=\frac{\mathrm{sin}\left(\pi\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \mathrm{x}\right)}{\mathrm{3x}^{\mathrm{2}} }\:\:\mathrm{we}\:\mathrm{have}\:\mathrm{sin}\left(\pi\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \mathrm{x}\right)\:=\mathrm{sin}\left(\pi×\frac{\mathrm{1}+\mathrm{cos}\left(\mathrm{2x}\right)}{\mathrm{2}}\right) \\ $$$$=\mathrm{sin}\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}\:+\frac{\pi}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}\left(\mathrm{2x}\right)\right)\:=\mathrm{cos}\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}\left(\mathrm{2x}\right)\right)\:\sim\mathrm{cos}\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{1}−\mathrm{2x}^{\mathrm{2}} \right)\right)\:=\mathrm{sin}\left(\pi\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \right)\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)\:\sim\:\frac{\mathrm{sin}\left(\pi\mathrm{x}^{\mathrm{2}} \right)}{\mathrm{3x}^{\mathrm{2}} }\:\sim\frac{\pi\mathrm{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{3x}^{\mathrm{2}} }\:=\frac{\pi}{\mathrm{3}}\:\Rightarrow\mathrm{lim}_{\mathrm{x}\rightarrow\mathrm{0}} \:\:\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)\:=\frac{\pi}{\mathrm{3}} \\ $$