Question Number 145806 by bramlexs22 last updated on 08/Jul/21
$$\:\underset{{x}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}\:\mathrm{x}\left(\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{x}+\mathrm{1}}{\mathrm{x}+\mathrm{4}}\right)−\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)\:=?\: \\ $$
Answered by gsk2684 last updated on 08/Jul/21
$$\underset{{x}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}{x}\left(\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\frac{{x}+\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{4}}−\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\frac{{x}+\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{4}}}\right)\right) \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}{x}\left(\mathrm{tan}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{−\mathrm{3}}{\mathrm{2}{x}+\mathrm{5}}\right)\right) \\ $$$$\underset{{x}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}{x}\left(\frac{−\mathrm{3}}{\mathrm{2}{x}+\mathrm{5}}\right)=−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 09/Jul/21
$$\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)=\mathrm{x}\left(\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{x}+\mathrm{1}}{\mathrm{x}+\mathrm{4}}\right)−\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)\:\Rightarrow\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)=_{\mathrm{x}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}} \:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}\left(\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}}{\mathrm{4}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}}\right)−\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}\left(\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{t}+\mathrm{1}}{\mathrm{4t}+\mathrm{1}}\right)−\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)\:=\mathrm{z}\left(\mathrm{twe}\:\mathrm{have}\right. \\ $$$$\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{t}+\mathrm{1}}{\mathrm{4t}+\mathrm{1}}\right)=\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left(\frac{\mathrm{4t}+\mathrm{1}+\mathrm{3}}{\mathrm{4t}+\mathrm{1}}\right)=\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}\left(\mathrm{4t}+\mathrm{1}\right)}\right)\right. \\ $$$$\sim\mathrm{arctan}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}\left(\mathrm{1}−\mathrm{4t}\right)\right)=\mathrm{arctan}\left(\mathrm{1}−\mathrm{3t}\right) \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{have}\:\mathrm{tan}\left(\mathrm{arctan}\left(\mathrm{1}−\mathrm{3t}\right)−\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)=\frac{\mathrm{1}−\mathrm{3t}−\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{1}−\mathrm{3t}}=\frac{−\mathrm{3t}}{\mathrm{2}−\mathrm{3t}} \\ $$$$=>\mathrm{z}\left(\mathrm{t}\right)\sim\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}\mathrm{arctan}\left(\frac{−\mathrm{3t}}{\left(\mathrm{2}−\mathrm{3t}\right)}\right)\sim=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{t}}\frac{−\mathrm{3t}}{\mathrm{2}−\mathrm{3t}}\rightarrow−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{t}\rightarrow\mathrm{0}\right)\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{lim}_{\mathrm{x}\rightarrow\infty} \mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)=−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}} \\ $$