Subjects cálculo diferencial e integral

Limite Lhopital 0591Ac

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Question: Seja $f(x) = \left(e^{x-3} + x - 3\right)^{\frac{1}{x-3}}$. Aplique de forma conveniente a Regra de L'Hôpital para resolver o limite de $f(x)$ quando $x$ se aproxima de 3 pela direita.
1. **Enunciado do problema:** Queremos calcular o limite $$\lim_{x \to 3^+} \left(e^{x-3} + x - 3\right)^{\frac{1}{x-3}}.$$ 2. **Análise inicial:** Quando $x \to 3$, temos $x-3 \to 0$ e $$e^{x-3} + x - 3 \to e^0 + 0 = 1.$$ Assim, a expressão fica da forma $1^{\infty}$, que é uma forma indeterminada. 3. **Transformação para aplicar a Regra de L'Hôpital:** Definimos $$y = \left(e^{x-3} + x - 3\right)^{\frac{1}{x-3}}.$$ Tomamos o logaritmo natural para facilitar o limite: $$\ln y = \frac{1}{x-3} \ln\left(e^{x-3} + x - 3\right).$$ 4. **Calcular o limite do logaritmo:** Queremos $$\lim_{x \to 3^+} \ln y = \lim_{x \to 3^+} \frac{\ln\left(e^{x-3} + x - 3\right)}{x-3}.$$ Esta é uma forma $\frac{0}{0}$, pois: - Numerador: $\ln(1) = 0$ - Denominador: $0$ 5. **Aplicar a Regra de L'Hôpital:** Derivamos numerador e denominador em relação a $x$: $$\text{Numerador}' = \frac{d}{dx} \ln\left(e^{x-3} + x - 3\right) = \frac{e^{x-3} + 1}{e^{x-3} + x - 3},$$ $$\text{Denominador}' = \frac{d}{dx} (x-3) = 1.$$ 6. **Limite após aplicação da regra:** $$\lim_{x \to 3^+} \frac{e^{x-3} + 1}{e^{x-3} + x - 3} = \frac{e^0 + 1}{e^0 + 0} = \frac{1 + 1}{1 + 0} = 2.$$ 7. **Conclusão:** Como $\lim_{x \to 3^+} \ln y = 2$, então $$\lim_{x \to 3^+} y = e^2.$$ **Resposta final:** $$\boxed{\lim_{x \to 3^+} \left(e^{x-3} + x - 3\right)^{\frac{1}{x-3}} = e^2}.$$