Berikut ini merupakan soal tentang limit takhingga. Soal-soal tersebut diambil dari berbagai sumber referensi, termasuk dari soal tingkat olimpiade. Pembaca diharapkan sudah menguasai teori limit fungsi aljabar dan trigonometri. Setiap soal telah disertai pembahasan super lengkap yang disajikan secara rapi menggunakan LaTeX. Selain itu, soal juga dapat diunduh file PDF dengan menekan tautan di bawah.
Unduh Soal (PDF): Download (PDF, 176 KB)
Jika Anda ingin mencari soal latihan yang lebih banyak, Anda dapat mengakses ke folder soal mathcyber1997.com dengan mendaftar di . Folder soal tersebut tidak hanya berisi soal UTBK-SNBT, melainkan juga soal persiapan CPNS-PPPK, soal psikotes, soal TPA, soal ujian masuk perguruan tinggi, soal kompetensi matematika, dan masih banyak lagi.
Baca : Soal dan Pembahasan- Limit Fungsi Aljabar
Baca : Soal dan Pembahasan- Limit Fungsi Trigonometri
Beberapa teorema berikut sering kali digunakan untuk menyelesaikan persoalan terkait limit takhingga.
Teorema Limit takhingga
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{1}{x^n} = 0$ untuk $n \geq 1.$
Jika $f(x)$ dan $g(x)$ adalah fungsi polinomial, maka
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{f(x)}{g(x)} = \begin{cases} 0, &~\text{jika derajat}~f(x) < g(x) \\ \dfrac{\text{Koef. derajat}~f(x)}{\text{Koef. derajat}~g(x)}, &~\text{jika derajat}~f(x) = g(x) \\ \infty, &~\text{jika derajat}~f(x) > g(x). \end{cases} \end{aligned}$$
$$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{ax+b}- \sqrt{cx + d}) = \begin{cases} \infty, &~\text{jika}~a > c \\ 0, &~\text{jika}~a = c \\-\infty, &~\text{jika}~a < c. \end{cases}$$Ketakhinggaan Selisih Bentuk Kuadrat dalam Tanda Akar
$$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{ax^2+bx+c}-\sqrt{px^2+qx+r}) = \begin{cases} \infty,~\text{jika}~a > p \\ \dfrac{b-q} {2\sqrt{a}},~\text{jika}~ a = p \\-\infty,~\text{jika}~a < p. \end{cases}$$Ketakhinggaan Selisih Bentuk Kubik dalam Tanda Akar
$$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt[3]{ax^3+bx^2+cx+d}-\sqrt[3]{ax^3+px^2+qx+r}) = \dfrac{b-p}{3\sqrt[3]{a^2}}.$$
Today Quote
Versi Inggris: Problem and Solution – Limit at Infinity
Bagian Pilihan Ganda
Soal Nomor 1
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^3+3x^2-5x+4}{2x^4- 4x^2 + 9}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-\infty$ C. $\infty$ E. $2$
B. $0$ D. $1$
Pendekatan formal:
$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^3+3x^2-5x+4}{2x^4-4x^2 + 9} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\dfrac{2x^3}{x^4}+\dfrac{3x^2}{x^4}-\dfrac{5x} {x^4}+\dfrac{4}{x^4}}{\dfrac{2x^4}{x^4}- \dfrac{4x^2}{x^4} + \dfrac{9} {x^4}} \\ & = \dfrac{0-0-0+0}{2-0+0} = 0 \end{aligned}$
Pendekatan lain:
Perhatikan bahwa bagian pembilang dan penyebut fungsinya merupakan fungsi polinom. Karena derajat pembilang = $3$ < derajat penyebut = $4,$, nilai limitnya adalah $\boxed{0}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 2
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^3+3x^2+7}{x^2+3x+4}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\infty$ C. $-\infty$ E. $\dfrac{1}{2}$
B. $0$ D. $2$
Pendekatan formal:
Bagi setiap suku dengan variabel berpangkat tertinggi, yaitu $x^3$.
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^3+3x^2+7}{x^2+3x+4} & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\dfrac{2x^3}{x^3} + \dfrac{3x^2}{x^3}+\dfrac{7}{x^3}} {\dfrac{x^2}{x^3}+\dfrac{3x} {x^3}+\dfrac{4}{x^3}} = \infty \end{aligned}$$Pendekatan lain:
Perhatikan bahwa bagian pembilang dan penyebut fungsinya merupakan fungsi polinom. Karena derajat pembilang = $3$ > derajat penyebut = $2$, nilai limitnya adalah $\infty.$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^3+3x^2+7}{x^2+3x+4} = \infty}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 3
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(3-x+\dfrac{x^2-2x} {x+5}\right)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-4$ C. $-2$ E. $\infty$
B. $-3$ D. $0$
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(3-x+\dfrac{x^2-2x} {x+5}\right) \\ & = \lim_{x \to \infty} \left(\dfrac{(3-x)(x+5)} {x+5}+\dfrac{x^2-2x} {x+5}\right) \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{(3x + 15-\cancel{x^2}-5x)+(\cancel{x^2}-2x)}{x+5} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{-4x + 15}{x + 5} = \dfrac{-4}{1} =-4 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(3-x+\dfrac{x^2-2x} {x+5}\right) =-4}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 4
Jika $f(x) = x + \dfrac{x^2}{\sqrt{x^2-2x}}$, maka $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{f(x)} {x} = \cdots \cdot$
A. $-2$ C. $1$ E. $\infty$
B. $0$ D. $2$
Diketahui bahwa
$\begin{aligned} \dfrac{f(x)} {x} & = \dfrac{x + \dfrac{x^2}{\sqrt{x^2-2x}}} {x} \\ & = 1 + \dfrac{x} {\sqrt{x^2-2x}}. \end{aligned}$
Dengan demikian, dapat ditulis
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{f(x)} {x} & = \lim_{x \to \infty} \left(1 + \dfrac{x} {\sqrt{x^2-2x}}\right) \\ & = \lim_{x \to \infty} \left(1 + \dfrac{\dfrac{x} {x}} {\sqrt{\dfrac{x^2-2x} {x^2}}}\right) \\ & = 1 + \dfrac{1}{\sqrt{1+0}} = 2. \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{f(x)} {x}$ adalah $\boxed{2}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 5
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{18x^2-x+1}-3x} {\sqrt{x^2+2x}}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\sqrt{15}$ D. $3$
B. $3(\sqrt{2}-1)$ E. $4,5$
C. $3(\sqrt{2}+1)$
Bagi setiap suku dengan variabel berpangkat tertinggi, yaitu $x$.
$$\begin{aligned}& \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{18x^2-x+1}-3x} {\sqrt{x^2+2x}}\\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\dfrac{1}{x}\sqrt{18x^2-x+1}- \dfrac{3x} {x}} {\dfrac{1}{x} \sqrt{x^2+2x}} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\dfrac{\sqrt{18x^2-x+1}} {x^2}- \dfrac{3x} {x}} {\dfrac{\sqrt{x^2+2x}} {x^2}} \\ & = \dfrac{\sqrt{18-0+0}- 3}{\sqrt{1+0}} \\ & = \dfrac{\sqrt{18}-3}{1} \\ & = 3\sqrt{2}-3 \\ & = 3(\sqrt{2}- 1) \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{18x^2-x+1}-3x} {\sqrt{x^2+2x}} = 3(\sqrt{2}-1)}$$(Jawaban B)
Soal Nomor 6
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x-\sqrt{x}}- \sqrt{x + \sqrt{x}})$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0,5$ C. $-1$ E. tak ada
B. $1$ D. $0$
Dengan metode pengalian akar sekawan, diperoleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x-\sqrt{x}}-\sqrt{x + \sqrt{x}}) \\ & = \displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x-\sqrt{x}}-\sqrt{x + \sqrt{x}}) \times \dfrac{\sqrt{x-\sqrt{x}} + \sqrt{x + \sqrt{x}}}{\sqrt{x- \sqrt{x}} + \sqrt{x + \sqrt{x}}} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{(x-\sqrt{x})-(x+\sqrt{x})} {\sqrt{x-\sqrt{x}} + \sqrt{x + \sqrt{x}}} \\ & =\lim_{x \to \infty} \dfrac{-2\sqrt{x}} {\sqrt{x-\sqrt{x}} + \sqrt{x + \sqrt{x}}}. \end{aligned}$$Bagi setiap sukunya dengan $\sqrt{x}$.
$$\displaystyle \begin{aligned} & \lim_{x \to \infty} \dfrac{\dfrac{-2\sqrt{x}} {\sqrt{x}}}{\dfrac{\sqrt{x-\sqrt{x}}} {\sqrt{x}} + \dfrac{\sqrt{x + \sqrt{x}}} {\sqrt{x}}} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{-2}{\sqrt{1-\dfrac{1}{\sqrt{x}}} + \sqrt{1+\dfrac{1}{\sqrt{x}}}} \\ & = \dfrac{-2}{\sqrt{1-0} + \sqrt{1+0}} \\ & = \dfrac{-2}{1+1} =-1 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x-\sqrt{x}}-\sqrt{x + \sqrt{x}}) =-1}$
(Jawaban C)
Baca Juga: Tujuh Bentuk Tak Tentu dalam Matematika
Soal Nomor 7
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} x(\sqrt{x^2+1}-x)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-\dfrac14$ C. $0$ E. $\dfrac12$
B. $-\dfrac12$ D. $\dfrac14$
Kalikan dengan bentuk sekawannya,
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} x(\sqrt{x^2+1}-x) & = \lim_{x \to \infty} x(\sqrt{x^2+1}-x) \times \dfrac{\sqrt{x^2+1} + x} {\sqrt{x^2+1} + x} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{x(x^2+1-x^2)} {\sqrt{x^2+1}+x} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{x}{\sqrt{x^2+1}+x} \end{aligned}$$Bagi setiap suku dengan variabel berpangkat tertinggi, yaitu $x$.
$$\begin{aligned} \lim_{x \to \infty} \dfrac{x}{\sqrt{x^2+1}+x} & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\dfrac{x}{x}}{\sqrt{\dfrac{x^2+1}{x^2}}+\dfrac{x} {x} } \\ & = \dfrac{1}{\sqrt{1+0} + 1} = \dfrac{1}{2} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} x(\sqrt{x^2+1}-x) = \dfrac{1}{2}}$
(Jawaban E)
Soal Nomor 8
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x^4+2x^3+4x^2}-~$ $\sqrt{x^4+2x^3-x^2})$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $1$ E. $\dfrac{5}{2}$
B. $\dfrac{1}{2}$ D. $\dfrac{3}{2}$
Dengan menggunakan metode pengalian akar sekawan, diperoleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x^4+2x^3+4x^2}-\sqrt{x^4+2x^3-x^2}) \\ & = \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x^4+2x^3+4x^2}-\sqrt{x^4+2x^3-x^2}) \\ & \times \dfrac{\sqrt{x^4+2x^3+4x^2}+\sqrt{x^4+2x^3-x^2}} {\sqrt{x^4+2x^3+4x^2}+\sqrt{x^4+2x^3-x^2}} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{(x^4+2x^3+4x^2)-(x^4+2x^3-x^2)} {\sqrt{x^4+2x^3+4x^2}+\sqrt{x^4+2x^3-x^2}} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{5x^2}{\sqrt{x^4+2x^3+4x^2}+\sqrt{x^4+2x^3-x^2}} \\ & \text{Bagi setiap suku dengan}~x^2 \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\dfrac{5x^2}{x^2}} {\sqrt{\dfrac{x^4}{x^4}+\dfrac{2x^3}{x^4}+\dfrac{4x^2}{x^4}}+\sqrt{\dfrac{x^4}{x^4}+\dfrac{2x^3}{x^4}-\dfrac{x^2}{x^4}}} \\ & = \dfrac{5}{\sqrt{1+0+0} + \sqrt{1+0-0}} = \dfrac{5}{2}. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari limit tersebut adalah $\boxed{\dfrac{5}{2}}$
(Jawaban E)
Soal Nomor 9
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{9x^2+5x+5}-~$ $\sqrt{9x^2-7x-4})$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $1$ E. $3$
B. $\dfrac{1}{3}$ D. $2$
Gunakan rumus
$$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{ax^2+bx+c}-\sqrt{ax^2+px+q}) = \dfrac{b-p} {2\sqrt{a}} }$$Untuk kasus ini, diketahui bahwa $a = 9, b = 5,$ dan p =-7.$
Dengan demikian, diperoleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{9x^2+5x+5}-\sqrt{9x^2-7x-4}) \\ & = \dfrac{5-(-7)} {2\sqrt{9}} = \dfrac{12}{6} = 2. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari limit tersebut adalah $\boxed{2}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 10
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (3x+1-\sqrt{9x^2+4x-7})$ adalah $\cdots \cdot$
A. $9$ C. $3$ E. $\dfrac{1}{9}$
B. $6$ D. $\dfrac{1}{3}$
Perhatikan bahwa
$\begin{aligned} 3x+1 & = \sqrt{(3x+1)^2} \\ & = \sqrt{9x^2+6x+1} \end{aligned}$
berlaku karena $x$ menuju takhingga (nilainya dipastikan positif).
Untuk itu, dengan menggunakan rumus
$$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{ax^2+bx+c}-\sqrt{ax^2+px+q}) = \dfrac{b-p} {2\sqrt{a}} }$$(Diketahui: $a = 9, b = 6, p = 4$)
diperoleh
$$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (3x+1)-\sqrt{9x^2+4x-7}) = \dfrac{6-4}{2\sqrt{9}} = \dfrac{1}{3}.$$Jadi, nilai dari limit tersebut adalah $\boxed{\dfrac{1}{3}}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 11
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x^2+3x+2}-x+2)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $5$ C. $2,5$ E. $1$
B. $3,5$ D. $1,5$
Perhatikan bahwa bentuk $-x+2$ dapat ditulis menjadi
$\begin{aligned} -(x-2) & =-\sqrt{(x-2)^2} \\ & =-\sqrt{x^2-4x+4}. \end{aligned}$
Dengan demikian, diperoleh
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x^2+3x+2}-(\sqrt{x^2-4x+4}).$
Gunakan rumus
$$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{ax^2+bx+c}-\sqrt{ax^2+px+q}) = \dfrac{b-p} {2\sqrt{a}} }$$untuk $a = 1, b = 3, p =-4$ sehingga diperoleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x^2+3x+2}-(\sqrt{x^2-4x+4}) \\ & = \dfrac{3-(-4)} {2\sqrt{1}} = \dfrac{7}{2} = 3,5. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari limit tersebut adalah $\boxed{3,5}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 12
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} ( \sqrt{(2x-1)(x+2)}-$ $(x\sqrt{2}+1))$ adalah $\cdots \cdot$
A. $3\sqrt{2}-4$
B. $\dfrac{3}{4}\sqrt{2}-1$
C. $\dfrac{3}{4}-\sqrt{2}$
D. $3-2\sqrt{2}$
E. $\sqrt{2}-1$
Dengan menggunakan sifat khusus limit takhingga dengan bentuk:
$$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{ax^2+bx+c}-\sqrt{px^2+qx+r}) = \begin{cases} \infty,~\text{jika}~a > p \\ \dfrac{b-q} {2\sqrt{a}},~\text{jika}~ a = p \\-\infty,~\text{jika}~a < p \end{cases}$$diperoleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} ( \sqrt{(2x-1)(x+2)}-(x\sqrt{2}+1)) \\ & = \lim_{x \to \infty} ((\sqrt{2x^2+3x-2}- \sqrt{2x^2})-1) \\ & = \dfrac{3-0}{2\sqrt{2}}-1 = \dfrac{3}{4}\sqrt{2}-1. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} ( \sqrt{(2x-1)(x+2)}- (x\sqrt{2}+1)) = \dfrac{3}{4}\sqrt{2}-1}$$(Jawaban B)
Soal Nomor 13
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} [\sqrt{(x+a) (x+b)}-x]$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\dfrac{a+b}{2}$ D. $\dfrac{2}{a+b}$
B. $\dfrac{a-b}{2}$ E. $\dfrac{a+b}{a-b}$
C. $\dfrac{ab}{2}$
Ubah bentuk fungsinya sehingga membentuk selisih bentuk kuadrat dalam tanda akar agar nilai limitnya dapat langsung ditentukan.
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} [\sqrt{(x+a) (x+b)}-x] \\ & = \lim_{x \to \infty} [\sqrt{x^2 + (a+b)x + ab}-\sqrt{x^2}] \\ & = \dfrac{(a+b)-0}{2\sqrt{1}} = \dfrac{a+b} {2} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} [\sqrt{(x+a) (x+b)}- x] = \dfrac{a+b} {2}}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 14
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \sqrt{5(x-1)+2\sqrt{4x^2-23x-6}}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $1$ C. $-1$ E. $\infty$
B. $0$ D. $-2$
Dengan menggunakan salah satu sifat akar:
$\boxed{\sqrt{(a+b) \pm 2\sqrt{ab}} = \sqrt{a} \pm \sqrt b}$
dan sejumlah sifat limit dasar, diperoleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \sqrt{5(x-1)+2\sqrt{4x^2-23x-6}} \\ & = \lim_{x \to \infty} \sqrt{[(4x + 1)+(x- 6)] + 2\sqrt{(4x+1)(x-6)}} \\ & = \lim_{x \to \infty} (\sqrt{4x+1} + \sqrt{x-6}) \\ & = \infty. \end{aligned}$$Penjelasan pada langkah terakhir: Karena $x$ nilainya menuju takhingga, $\sqrt{4x+1}$ akan membesar nilainya, begitu juga dengan $\sqrt{x-6}$ sehingga bila dijumlahkan keduanya, hasilnya akan takhingga.
(Jawaban E)
Soal Nomor 15
Hasil dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} 2x\left(\sqrt{9+\dfrac{10}{x}}-3\right) $ $= \cdots \cdot$
A. $\dfrac{10}{3}$ D. $\dfrac{5}{3}\sqrt{2}$
B. $-\dfrac{10}{3}$ E. $-\dfrac{5}{3}\sqrt{2}$
C. $\dfrac{5}{3}$
Dengan menggunakan metode pengalian akar sekawan, diperoleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} 2x\left(\sqrt{9+\dfrac{10}{x}}- 3\right) \\ & = \lim_{x \to \infty} 2x\left(\sqrt{9+\dfrac{10}{x}}-3\right) \times \dfrac{\sqrt{9+\dfrac{10}{x}} + 3}{\sqrt{9+\dfrac{10}{x}} + 3} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x \cdot \left(9+ \dfrac{10}{x}-3^2\right)}{\sqrt{9+\dfrac{10}{x}} + 3} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{2 \cdot 10}{\sqrt{9+\dfrac{10}{x}} + 3} \\ & = \dfrac{20}{\sqrt{9+0} + 3} = \dfrac{10}{3}. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} 2x\left(\sqrt{9+\dfrac{10}{x}}-3\right) = \dfrac{10}{3}}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 16
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(x-2)\sqrt{(x+2) + \sqrt{4x}}}{x\sqrt{2x}-2\sqrt{x} + 2\sqrt{2}}$ $= \cdots \cdot$
A. $-\infty$ C. $0$ E. $1$
B. $-\dfrac12\sqrt2$ D. $\dfrac12\sqrt2$
Perhatikan bahwa bentuk
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(x-2)\sqrt{(x+2) + \sqrt{4x}}}{x\sqrt{2x}- 2\sqrt{x} + 2\sqrt{2}}$
dapat dinyatakan sebagai
$$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \sqrt{\left(\dfrac{(x-2)\sqrt{(x+2) + \sqrt{4x}}}{x\sqrt{2x}-2\sqrt{x} + 2\sqrt{2}}\right)^2}.$$Dengan demikian, diperoleh
$$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \sqrt{\dfrac{(x^2-4x + 4)(x + 2 + \sqrt{4x})}{(\sqrt{2}x^{\frac32}-2x^{\frac12} + 2\sqrt{2})^2}}.$$Tinjau hanya pada variabel berpangkat tertingginya.
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \sqrt{\dfrac{x^3 + \cdots}{2x^3 + \cdots}}$
Bagi setiap suku dengan $x^3.$
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \sqrt{\dfrac{\dfrac{x^3}{x^3} + \cdots}{\dfrac{2x^3}{x^3} + \cdots}}$
Gunakan sifat limit takhingga untuk memperoleh
$\sqrt{\dfrac{1 + 0}{2 + 0}} = \dfrac{1}{\sqrt{2}} = \dfrac{1}{2}\sqrt{2}.$
Jadi, nilai dari $$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(x-2)\sqrt{(x+2) + \sqrt{4x}}}{x\sqrt{2x}-2\sqrt{x} + 2\sqrt{2}} = \dfrac{1}{2}\sqrt{2}}$$(Jawaban D)
Soal Nomor 17
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{3^{x+1} + 2^x-3}{3^{x+2}-2^{x-1} + 4} = \cdots \cdot$
A. $1$ C. $\dfrac13$ E. $\dfrac16$
B. $\dfrac12$ D. $\dfrac14$
$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{3^{x+1} + 2^x-3}{3^{x+2}-2^{x-1} + 4} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{3^{x+1} + 2^x-3}{3^{x+2}-2^{x-1} + 4} \times \dfrac{\frac{1}{3^{x+2}}} {\frac{1}{3^{x+2}}} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\frac13 + \frac{2^x} {3^{x+2}}-\dfrac{3}{3^{x+2}}} {1-\frac{2^{x-1}}{3^{x+2}} + \dfrac{4}{3^{x+2}}} \\ & = \dfrac{\frac13 + 0-0}{1-0 + 0} = \dfrac13 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{3^{x+1} + 2^x-3}{3^{x+2}-2^{x-1} + 4} = \dfrac13}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 18
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt[3]{8^x+3^x}- \sqrt{4^x-2^x}\right) \cdots \cdot$
A. $-2$ C. $-\dfrac12$ E. $\dfrac14$
B. $-1$ D. $\dfrac12$
Faktorkan $2^x$ keluar dari akar.
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt[3]{8^x+3^x}- \sqrt{4^x-2^x}\right) \\ & = \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt[3]{8^x\left(1 + \left(\dfrac38\right)^x\right)}- \sqrt{4^x\left(1- \left(\dfrac12\right)^x\right)}\right) \\ & = \lim_{x \to \infty} \left(2^x \sqrt[3]{1 + \left(\dfrac38\right)^x}- 2^x \sqrt{1- \left(\dfrac12\right)^x}\right) \end{aligned}$$Selanjutnya, dengan menggunakan Aproksimasi (Pendekatan) Binomial, diperoleh
$$\begin{aligned} & \lim_{x \to \infty} \left(2^x \left(1 + \dfrac13\left(\dfrac38\right)^x\right)-2^x \left(1-\dfrac12\left(\dfrac12\right)^x\right)\right) \\ & = \lim_{x \to \infty} \left(\cancel{2^x} + \dfrac13\left(\dfrac68\right)^x-\cancel{2^x} + \dfrac12\right) \\ & = \dfrac13(0) + \dfrac12 = \dfrac12. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt[3]{8^x+3^x}- \sqrt{4^x-2^x}\right) = \dfrac12}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 19
Nilai dari $$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt[3]{8x^3+12x^2-5}-\sqrt{x^2+6x}-x+3\right)$$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-1$ C. $1$ E. $\infty$
B. $0$ D. $2$
Alternatif 1: Membagi dengan Variabel Pangkat Tertinggi
Sebelumnya, perlu diketahui bahwa bentuk akar kuadrat dapat dirasionalkan dengan cara dikalikan akar sekawan, sedangkan bentuk akar kubik, seperti $\sqrt[3]{x}+a$ dirasionalkan dengan cara dikalikan $\sqrt[3]{x^2}+a\sqrt[3]{x}+a^2$ berdasarkan pemfaktoran $a^3-b^3 = (a-b)(a^2+ab+b^2)$.
Oleh karena itu, kita peroleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt[3]{8x^3+12x^2-5}-\sqrt{x^2+6x}-x+3\right) \\ & = \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt[3]{8x^3+12x^2-5}-2x\right) -\lim_{x \to \infty} \left(\sqrt{x^2+6x}-x\right) + 3 \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{(8x^3+12x^2-5)-(8x^3)}{(\sqrt[3]{8x^3+12x^2-5})^2+2x\sqrt[3]{8x^3+12x^2-5}+4x^2}-\lim_{x \to \infty} \dfrac{(x^2+6x)-x^2}{\sqrt{x^2+6x}+x}+3 \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\cancel{x^2}\left(12-\dfrac{5}{x^2}\right)}{\cancel{x^2}\left(\left((\sqrt[3]{8+\dfrac{12}{x}-\dfrac{5}{x^3}}\right)^2+2\sqrt[3]{8+\dfrac{12}{x}-\dfrac{5}{x^3}} + 4\right)}-\lim_{x \to \infty} \dfrac{6}{\sqrt{1+\dfrac{6}{x}}+1} + 3 \\ & = \dfrac{12-0}{(\sqrt[3]{8+0-0})^2+2\sqrt[3]{8+0-0}+4}-\dfrac{6}{\sqrt{1+0}+1}+3 \\ & = \dfrac{12}{4+4+4}-3+3 = 1. \end{aligned}$$Alternatif 2: Menggunakan Aproksimasi Binomial
Perhatikan bahwa ekspresi limit yang diberikan dapat kita tulis menjadi
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt[3]{8x^3+12x^2-5}-2x\right) -\lim_{x \to \infty} \left(\sqrt{x^2+6x}-x\right)+3 \\ & = \lim_{x \to \infty} 2x\left(\sqrt[3]{1+\dfrac{3}{2x}-\dfrac{5}{8x^3}}-1\right)-\lim_{x \to \infty} x\left(\sqrt{1+\dfrac{6}{x}}-1\right) + 3. \end{aligned}$$Dengan menggunakan Aproksimasi Binomial untuk akar kuadrat dan akar kubiknya, kita peroleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} 2x\left(\left(1+\dfrac13\left(\dfrac{3}{2x}-\dfrac{5}{8x^3}\right)\right)-1\right)-\lim_{x \to \infty} x\left(\left(1+\dfrac12 \cdot \dfrac{6}{x}\right)-1\right)+3 \\ & = \lim_{x \to \infty} 2x\left(\dfrac{1}{2x}-\dfrac{5}{24x^3}\right)-\lim_{x \to \infty} x\left(\dfrac{3}{x}\right)+3 \\ & = \lim_{x \to \infty} \left(1-\dfrac{5}{12x^2}\right)-\lim_{x \to \infty} 3 + 3 \\ & = (1-0)-3+3 = 1. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari limit tersebut sama dengan $\boxed{1}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 20
Hasil dari $$\displaystyle \lim_{n \to \infty} \left(1-\dfrac{1}{2^2}\right)\left(1-\dfrac{1}{3^2}\right)\left(1-\dfrac{1}{4^2}\right)\cdots\left(1-\dfrac{1}{n^2}\right)$$ $= \cdots \cdot$
A. $\infty$ C. $1$ E. $\dfrac14$
B. $2$ D. $\dfrac12$
Sederhanakan rumus fungsinya terlebih dahulu dengan memanfaatkan rumus pemfaktoran $a^2-b^2=(a+b)(a-b)$ dan konsep teleskopik.
$$\begin{aligned} & \left(1-\dfrac{1}{2^2}\right)\left(1-\dfrac{1}{3^2}\right)\left(1-\dfrac{1}{4^2}\right)\cdots\left(1-\dfrac{1}{n^2}\right) \\ & = \left(1-\dfrac12\right)\left(1+\dfrac12\right) \left(1-\dfrac13\right)\left(1+\dfrac13\right) \\ & \left(1-\dfrac14\right)\left(1+\dfrac14\right) \cdots \left(1-\dfrac{1}{n}\right)\left(1+\dfrac{1}{n}\right) \\ & = \dfrac12 \cdot \cancel{\dfrac32 \cdot \dfrac23 \cdot \dfrac43 \cdot \dfrac34 \cdot \dfrac54 \cdots \dfrac{n-1}{n}} \cdot \dfrac{n+1}{n} \\ & = \dfrac12 \cdot \dfrac{n+1}{n} = \dfrac{n+1}{2n} \end{aligned}$$Dengan demikian, dapat ditulis
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{n+1}{2n} & = \lim_{n \to \infty} \dfrac{\dfrac{n}{n}+\dfrac{1}{n}}{\dfrac{2n}{n}} \\ & = \dfrac{1+0}{2} = \dfrac12. \end{aligned}$
Jadi, hasil dari
$\boxed{\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{n \to \infty} \left(1-\dfrac{1}{2^2}\right)\left(1-\dfrac{1}{3^2}\right)\\ & \left(1-\dfrac{1}{4^2}\right)\cdots\left(1-\dfrac{1}{n^2}\right) = \dfrac12 \end{aligned}}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 21
Nilai dari $$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{9x^2+12x-1}-\sqrt{9x^2-24x+10}}{\sqrt[3]{x^3+8x^2+x}-\sqrt[3]{x^3-x^2+2x}}$$ $= \cdots \cdot$
A. $\dfrac14$ C. $1$ E. $3$
B. $\dfrac12$ D. $2$
Gunakan sifat limit takhingga khusus.
$$\boxed{\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{ax^2+bx+c}-\sqrt{ax^2+px+q})= \dfrac{b-p}{2\sqrt{a}} \\ & \lim_{x \to \infty} (\sqrt[3]{ax^3+bx^2+cx+d}-\sqrt[3]{ax^3+px^2+qx+r}) = \dfrac{b-p}{3\sqrt[3]{a^2}} \end{aligned}}$$Dengan demikian, kita peroleh
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{9x^2+12x-1}-\sqrt{9x^2-24x+10}}{\sqrt[3]{x^3+8x^2+x}-\sqrt[3]{x^3-x^2+2x}}\\ & = \dfrac{\dfrac{12-(-24)}{2\sqrt9}}{\dfrac{8-(-1)}{3\sqrt[3]{1^2}}} = \dfrac{\dfrac{36}{6}}{\dfrac{9}{3}} = \dfrac{6}{3} = 2. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{9x^2+12x-1}-\sqrt{9x^2-24x+10}}{\sqrt[3]{x^3+8x^2+x}-\sqrt[3]{x^3-x^2+2x}} = 2}$$(Jawaban D)
Soal Nomor 22
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(3x + \sin \dfrac{1}{x} \right)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $4$ E. $\infty$
B. $3$ D. $5$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}$, ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}$. Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$ sehingga ditulis
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(3x + \sin \dfrac{1}{x} \right) & = \lim_{y \to 0} \left(\dfrac{3}{y} + \sin y \right) \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{3}{y} + \lim_{y \to 0} \sin y \\ & = \infty + 0 = \infty. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(3x + \sin \dfrac{1}{x} \right) = \infty}$
(Jawaban E)
Soal Nomor 23
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(2 + \cos \dfrac{4}{x}\right)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $2$ E. $\infty$
B. $1$ D. $3$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}$. Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$ sehingga ditulis
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(2 + \cos \dfrac{4}{x}\right) & = \lim_{y \to 0} (2 + \cos 4y) \\ & = 2 + \cos 0 = 3. \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(2 + \cos \dfrac{4}{x}\right) = 3}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 24
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\tan \dfrac{1}{x}-x\right)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-\infty$ C. $1$ E. $\infty$
B. $0$ D. $2$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}$, ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}$. Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$ sehingga ditulis
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\tan \dfrac{1}{x}-x\right) & = \lim_{y \to 0} \left(\tan y-\dfrac{1}{y} \right) \\ & = \tan 0- \infty \\ & =-\infty. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\tan \dfrac{1}{x}- x\right) =-\infty}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 25
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \sin \left(\dfrac{1}{x}-\dfrac{4 \pi} {3}\right)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-\infty$ C. $\dfrac12\sqrt2$ E. $1$
B. $0$ D. $\dfrac12\sqrt3$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}$. Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$ sehingga ditulis
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \sin \left(\dfrac{1}{x}-\dfrac{4 \pi} {3}\right) & = \lim_{y \to 0} \sin \left(y- \dfrac{4 \pi} {3}\right) \\ & = \sin \left(0-\dfrac{4 \pi} {3}\right) \\ & =-\sin 240^{\circ} \\ & = \dfrac{1}{2}\sqrt{3} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \sin \left(\dfrac{1}{x}- \dfrac{4 \pi} {3}\right) = \dfrac{1}{2}\sqrt{3}}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 26
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sin \left(\dfrac{1}{x}- \dfrac{6 \pi} {7}\right)-5x\right)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-\infty$ C. $0$ E. $\infty$
B. $-1$ D. $1$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}$, ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}$.
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$ sehingga dapat ditulis
$\begin{aligned} & \left(\sin \left(\dfrac{1}{x}-\dfrac{6 \pi} {7}\right)-5x\right) \\ & = \lim_{y \to 0} \left(\sin \left(y-\dfrac{6 \pi}{7}\right)-\dfrac{5}{y}\right) \\ & = \lim_{y \to 0} \sin \left(y-\dfrac{6 \pi}{7}\right)- \lim_{y \to 0} \dfrac{5}{y} \\ & =-\sin \dfrac{6 \pi}{7}-\infty =-\infty. \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sin \left(\dfrac{1}{x}-\dfrac{6 \pi} {7}\right)-5x\right) =-\infty}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 27
Nilai dari $\displaystyle \lim_{y \to \infty} \sqrt{6y} \cos \dfrac{3}{\sqrt{y}} \sin \dfrac{5}{\sqrt{y}}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $2\sqrt6$ E. $\infty$
B. $\sqrt6$ D. $5\sqrt6$
Misalkan $x = \dfrac{1}{\sqrt{y}}$, ekuivalen dengan $\sqrt{y} = \dfrac{1}{x}.$
Jika $y \to \infty,$ maka $x \to 0.$ Dengan demikian, dapat ditulis
$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{y \to \infty} \sqrt{6y} \cos \dfrac{3}{\sqrt{y}} \sin \dfrac{5}{\sqrt{y}} \\ & = \lim_{x \to 0} \dfrac{\sqrt{6}} {x} \cos 3x \sin 5x \\ & = \lim_{x \to 0} \dfrac{\sin 5x} {x} \cdot \sqrt{6} \cdot \cos 3x \\ & = 5 \cdot \sqrt{6} \cos 0 \\ & = 5\sqrt{6}. \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{y \to \infty} \sqrt{6y} \cos \dfrac{3}{\sqrt{y}} \sin \dfrac{5}{\sqrt{y}} = 5\sqrt{6}}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 28
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{1-\cos \dfrac{4}{x}} {\dfrac{1}{x} \cdot \tan \dfrac{3}{x}}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\dfrac13$ C. $\dfrac43$ E. $\infty$
B. $\dfrac23$ D. $\dfrac83$
Misalkan $y= \dfrac{1}{x}$.
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$. Dengan demikian, dapat ditulis
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{1-\cos \dfrac{4}{x}} {\dfrac{1}{x} \cdot \tan \dfrac{3}{x}} & = \lim_{y \to 0} \dfrac{1-\cos 4y} {y \cdot \tan 3y} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{1-(1-2 \sin^2 2y)} {y \cdot \tan 3y} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{2 \sin 2y \sin 2y} {y \cdot \tan 3y} \\ & = 2 \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin 2y} {y} \cdot \dfrac{\sin 2y} {\tan 3y} \\ & = 2 \cdot 2 \cdot \dfrac{2}{3} = \dfrac{8}{3}. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{1-\cos \dfrac{4}{x}} {\dfrac{1}{x} \cdot \tan \dfrac{3}{x}} = \dfrac{8}{3}}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 29
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} 2x^2\left(1-\cos \dfrac{6}{x} \right)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $12$ E. $36$
B. $6$ D. $18$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x},$ ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}.$
Jika $x \to \infty,$ maka $y \to 0.$
Untuk itu, dapat ditulis
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} 2x^2\left(1-\cos \dfrac{6}{x} \right) & = \lim_{y \to 0} \dfrac{2}{y^2}(1-\cos 6y) \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{2}{y^2}(1- \cos 6y) \times \dfrac{1+\cos 6y} {1+\cos 6y} \\ & = 2 \lim_{y \to 0} \dfrac{1-\cos^2 6y} {y^2(1 + \cos 6y)} \\ & = 2 \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin^2 6y} {y^2(1 + \cos 6y)} \\ & = 2 \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin 6y} {y} \cdot \dfrac{\sin 6y} {y} \cdot \dfrac{1}{1+\cos 6y} \\ & = 2 \cdot 6 \cdot 6 \cdot \dfrac{1}{1+ \cos 0} = 36. \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} 2x^2\left(1-\cos \dfrac{6}{x} \right) = 36}$
(Jawaban E)
Soal Nomor 30
Nilai dari $\displaystyle \lim_{\theta \to \infty} \dfrac{\sin^2 \theta} {\theta^2-5}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $-\infty$ C. $1$ E. $\text{tak ada}$
B. $0$ D. $\infty$
Faktorkan bentuk pada pembilang dan penyebut, kemudian pisahkan agar masing-masing dapat dicari nilai limitnya.
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{\theta \to \infty} \dfrac{\sin^2 \theta} {\theta^2-5} & = \lim_{\theta \to \infty} \dfrac{\sin \theta} {\theta + \sqrt{5}} \times \dfrac{\sin \theta} {\theta-\sqrt{5}} \\ & = \lim_{\theta \to \infty} \dfrac{\sin \theta} {\theta} \times \dfrac{1}{1 + \dfrac{\sqrt{5}} {\theta}} \times \dfrac{\sin \theta} {\theta} \times \dfrac{1}{1-\dfrac{\sqrt{5}} {\theta}} \\ & = (0 \times 1 \times 0 \times 1) = 0 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{\theta \to \infty} \dfrac{\sin^2 \theta} {\theta^2-5} = 0}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 31
Nilai dari $\displaystyle \lim_{y \to \infty} y \cdot \sin \dfrac{3}{y} \cdot \cos \dfrac{5}{y}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $2$ E. $4$
B. $1$ D. $3$
Misalkan $x= \dfrac{1}{y}$.
Jika $y \to \infty$, maka $x \to 0$. Dengan demikian, dapat ditulis
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{y \to \infty} y \cdot \sin \dfrac{3}{y} \cdot \cos \dfrac{5}{y} & = \lim_{x \to 0} \dfrac{1}{x} \cdot \sin 3x \cdot \cos 5x \\ & = \lim_{x \to 0} \dfrac{\sin 3x} {x} \cdot \cos 5x \\ & = 3 \cdot \cos 0 = 3. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\displaystyle \lim_{y \to \infty} y \cdot \sin \dfrac{3}{y} \cdot \cos \dfrac{5}{y}$ adalah $\boxed{3}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 32
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sin \dfrac{3}{x}} {\left(1-\cos \dfrac{2}{x} \right) \cdot x^2 \cdot \sin \dfrac{1}{x}}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $1$ E. $3$
B. $\dfrac{2}{3}$ D. $\dfrac{3}{2}$
Misalkan $y= \dfrac{1}{x}$, ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}$.
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$. Dengan demikian, dapat ditulis
$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sin \dfrac{3}{x}} {\left(1-\cos \dfrac{2}{x} \right) \cdot x^2 \cdot \sin \dfrac{1}{x}} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin 3y} {(1-\cos 2y) \cdot \left(\dfrac{1}{y}\right)^2 \cdot \sin y} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin 3y \cdot y^2}{(1-(1-2 \sin^2 y)) \cdot \sin y} \\ & = \dfrac12 \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin 3y} {\sin y} \cdot \dfrac{y}{\sin y} \cdot \dfrac{y}{\sin y} \\ & = \dfrac12 \times 3 \times 1 \times 1 = \dfrac32. \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sin \dfrac{3}{x}} {\left(1-\cos \dfrac{2}{x} \right) \cdot x^2 \cdot \sin \dfrac{1}{x}} = \dfrac32}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 33
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} x \left(1- \cos \dfrac{1}{\sqrt{x}}\right) = \cdots \cdot$
A. $1$ C. $\dfrac{1}{3}$ E. $\dfrac{1}{5}$
B. $\dfrac{1}{2}$ D. $\dfrac{1}{4}$
Misalkan $y= \dfrac{1}{\sqrt{x}}$, ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y^2}$.
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$. Dengan demikian, dapat ditulis
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} x \left(1- \cos \dfrac{1}{\sqrt{x}}\right) & = \lim_{y \to 0} \dfrac{1}{y^2} (1-\cos y) \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{1-\cos y} {y^2} \times \dfrac{1+\cos y} {1 + \cos y} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{1-\cos^2 y} {y^2(1 + \cos y)} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin y} {y} \cdot \dfrac{\sin y} {y} \cdot \dfrac{1}{1 + \cos y} \\ & = 1 \cdot 1 \cdot \dfrac{1}{1 + \cos 0} = \dfrac{1}{2}. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} x \left(1- \cos \dfrac{1}{\sqrt{x}}\right) = \dfrac{1}{2}}$
(Jawaban B)
Catatan:
Identitas trigonometri yang digunakan adalah
$$\boxed{\sin^2 x + \cos^2 x = 1 \iff 1- \cos^2 x = \sin^2 x}$$
Soal Nomor 34
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} 2x \cdot \tan \dfrac{1}{x} \cdot \sec \dfrac{2}{x} = \cdots \cdot$
A. $0$ C. $2$ E. $4$
B. $1$ D. $3$
Misalkan $y= \dfrac{1}{x}$, ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}$.
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$. Dengan demikian, dapat ditulis
$$\begin{aligned} \lim_{x \to \infty} 2x \cdot \tan \dfrac{1}{x} \cdot \sec \dfrac{2}{x} & = \lim_{y \to 0} \dfrac{2}{y} \cdot \tan y \cdot \sec 2y \\ & = 2 \lim_{y \to 0} \dfrac{\tan y} {y} \cdot \sec 2y \\ & = 2 \cdot 1 \cdot \sec 0 = 2. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\lim_{x \to \infty} 2x \cdot \tan \dfrac{1}{x} \cdot \sec \dfrac{2}{x} = 2}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 35
Nilai dari $$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^2 \tan \left(\dfrac{1}{x} \right)-x \sin \left(\dfrac{1}{x} \right) + \dfrac{1}{x}} {x \cos \left(\dfrac{2}{x} \right)} = \cdots \cdot$$
A. $2$ C. $0$ E. $-2$
B. $1$ D. $-1$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}$, ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}$.
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$. Dengan demikian, dapat ditulis
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^2 \tan \left(\dfrac{1}{x} \right)-x \sin \left(\dfrac{1}{x} \right) + \dfrac{1}{x}} {x \cos \left(\dfrac{2}{x} \right)} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{2\left(\dfrac{1}{y} \right)^2 \tan y- \dfrac{1}{y} \sin y + y} {\dfrac{1}{y} \cos 2y}\color{red} { \times \dfrac{y}{y}} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{2\left(\dfrac{1}{y} \right) \tan y-\sin y + y^2} {\cos 2y} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{2 \cdot \dfrac{\tan y}{y}- \sin y + y^2} {\cos 2y} \\ & = \dfrac{2 \cdot 1- \sin 0 + 0^2}{\cos 0} \\ & = \dfrac{2-0}{1} = 2. \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^2 \tan \left(\dfrac{1}{x} \right)-x \sin \left(\dfrac{1}{x} \right) + \dfrac{1}{x}} {x \cos \left(\dfrac{2}{x} \right)} = 2}$$(Jawaban A)
Soal Nomor 36
Nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(x^2-3) \cos x}{x^3+1} = \cdots \cdot$
A. $-1$ D. tidak ada
B. $0$ E. $\infty$
C. $1$
Perhatikan bahwa
$-\dfrac{x^2-3}{x^3+1}\le \dfrac{(x^2-3)\cos x}{x^3+1}\le \dfrac{x^2-3}{x^3+1}$
karena $-1 \le \cos x \leq 1$.
Perhatikan juga bahwa
$$\begin{aligned} \lim_{x\to \infty}\left(-\dfrac{x^2-3}{x^3+1}\right) & =\lim _{x\to \infty}\left(-\dfrac{\dfrac{1}{x}-\dfrac{3}{x^3}}{1+\dfrac{1}{x^3}}\right) \\ & =-\dfrac{0}{1}=0 \end{aligned}$$dan
$\begin{aligned} \lim_{x\to \infty}\left(\dfrac{x^2-3}{x^3+1}\right) & =\lim _{x\to \infty}\left(\dfrac{\dfrac{1}{x}-\dfrac{3}{x^3}}{1+\dfrac{1}{x^3}}\right) \\ & =\dfrac{0}{1}=0. \end{aligned}$
Dengan menggunakan Teorema Apit, diperoleh $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(x^2-3) \cos x}{x^3+1}=0}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 37
Jika $a_n = \dfrac{n-2}{n}$ dan $a_n \to \ell$, maka nilai terkecil $k$ bulat positif supaya $|a_k-\ell| < \dfrac{1}{100}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $100$ D. $200$
B. $101$ E. $201$
C. $199$
Karena $a_n$ konvergen ke $\ell$, diperoleh
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{n \to \infty} a_n & = \ell \\ \lim_{n \to \infty} \dfrac{n-2}{n} & = \ell \\ 1 & = \ell. \end{aligned}$$Dengan demikian, kita peroleh
$$\begin{aligned} |a_k-\ell| & < \dfrac{1}{100} \\ \left|\dfrac{k-2}{k}-1\right| & < \dfrac{1}{100} \\ \left|\dfrac{k-2}{k}-\dfrac{k}{k} \right| & < \dfrac{1}{100} \\ \left|\dfrac{-2}{k}\right| & < \dfrac{1}{100} \\ \dfrac{2}{k} & < \dfrac{1}{100} \\ k & > 200. \end{aligned}$$Ini berarti nilai terkecil $k$ bulat positif yang memenuhi adalah $\boxed{k=201}$
(Jawaban E)
Bagian Uraian
Soal Nomor 1
Tentukan nilai dari limit berikut.
a. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (4x + 2)$
b. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (-x + 4)$
c. $\displaystyle \lim_{x \to \infty}-(3x^2 + 9)$
Jawaban a)
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} (4x + 2) & = 4(\infty) + 2 \\ & = \infty + 2 \\ & = \infty \end{aligned}$
Jawaban b)
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (-x + 4) =-\infty + 4 =-\infty$
Jawaban c)
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty}-(3x^2 + 9) & =-(3(\infty)^2 + 9) \\ & =-(\infty + 9) \\ & =-\infty \end{aligned}$
Soal Nomor 2
Tentukan nilai dari limit berikut.
a. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{3x^3-2x-10}{ 4x-2x^2-5x^3}$
b. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{x^5-2x^4+x^3-3x^2+2x-7}{7-2x+3x^2-x^3+2x^4}$
Jawaban a)
Diketahui bahwa variabel derajat tertinggi pembilang dan penyebutnya sama, yaitu $x^3$. Pada pembilang, koefisien $x^3$ adalah $3$, sedangkan koefisien $x^3$ pada penyebut adalah $-5.$ Jadi, $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{3x^3-2x-10}{ 4x-2x^2-5x^3} =-\dfrac{3}{5}.$
Jawaban b)
Diketahui variabel berderajat tertinggi pada pembilang adalah $x^5$, sedangkan variabel berderajat tertinggi pada penyebut adalah $x^4$. Karena $5 > 4$, diperoleh
$$\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{x^5-2x^4+x^3-3x^2+2x-7}{7-2x+3x^2-x^3+2x^4} = \infty.$$
Soal Nomor 3
Tentukan nilai dari limit berikut.
a. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(1-2x)^3}{(x-1)(2x^2+x+1)}$
b. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(3x-2)^3}{(4x+2)^3}$
Uraikan dan tinjau hanya pada variabel berpangkat tertinggi.
Jawaban a)
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(1-2x)^3}{(x-1)(2x^2+x+1)} & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{-8x^3 + \cdots} {2x^3 + \cdots} \\ & = \dfrac{-8}{2} =-4 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari
$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(1-2x)^3}{(x-1)(2x^2+x+1)} =-4}$
Jawaban b)
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{(3x-2)^3}{(4x+2)^3} & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{27x^3 + \cdots} {64x^3 + \cdots} \\ & = \dfrac{27}{64}. \end{aligned}$
Soal Nomor 4
Tentukan nilai dari limit berikut.
a. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x+5}-\sqrt{x-3})$
b. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{2x-7}-\sqrt{x+3})$
c. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x+5}-\sqrt{2x-3})$
Ingat bahwa
$$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{ax+b}- \sqrt{cx + d}) = \begin{cases} \infty, &~\text{jika}~a > c \\ 0, &~\text{jika}~a = c \\-\infty, &~\text{jika}~a < c \end{cases}}$$Jawaban a)
Diketahui: $a = 1$ dan $c = 1$ sehingga $a = c$. Berarti,
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x+5}-\sqrt{x-3}) = 0.$
Jawaban b)
Diketahui: $a = 2$ dan $c = 1$ sehingga $a > c$. Berarti,
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{2x-7}-\sqrt{x+3}) = \infty.$
Jawaban c)
Diketahui: $a = 1$ dan $c = 2$ sehingga $a < c$. Berarti,
$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x+5}-\sqrt{2x-3}) =-\infty.$
Soal Nomor 5
Tentukan nilai dari $\displaystyle \lim_{\theta \to-\infty} \dfrac{\pi \theta^5}{\theta^5- 5\theta^4}$.
(Catatan: Notasi $\pi$ dibaca: pi, sedangkan notasi $\theta$ dibaca: teta)
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{\theta \to-\infty} \dfrac{\pi \theta^5}{\theta^5-5\theta^4} & = \lim_{\theta \to-\infty} \dfrac{\cancel{\theta^4}(\pi \theta)}{\cancel{\theta^4}(\theta-5)} \\ & = \lim_{\theta \to-\infty} \dfrac{\pi \theta} {\theta-5} \\ & = \lim_{\theta \to-\infty} \left(\dfrac{\pi(\theta-5)} {\theta-5} + \dfrac{5\pi} {\theta-5}\right) \\ & = \lim_{\theta \to-\infty} \left(\pi + \dfrac{5\pi} {\theta-5}\right) \\ & = \pi-0 = \pi \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{\theta \to-\infty} \dfrac{\pi \theta^5}{\theta^5-5\theta^4} = \pi}$
Catatan: Tinjau bentuk $\dfrac{5\pi} {\theta-5}$. Jika nilai $\theta$ semakin kecil menuju negatif takhingga, maka penyebutnya juga akan semakin kecil dan nilai pecahannya akan semakin mendekati $0.$
Soal Nomor 6
Tentukan nilai dari limit berikut.
$$\begin{aligned} \text{a}. & \displaystyle \lim_{x \to \infty} \left(\sqrt{(x+5)(4x+7)}-\sqrt{(x+3)(4x+7)}\right) \\ \text{b}. & \displaystyle \lim_{x \to \infty} (x- \sqrt{x^2-10x }) \end{aligned}$$
Jawaban a)
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{(x+5)(4x+7)}-\sqrt{(x+3)(4x+7)}) \\ & = \lim_{x \to \infty} (\sqrt{4x^2 + 27x + 35}- \sqrt{4x^2+19x+21}) \\ & = \dfrac{27-19}{2\sqrt{4}} = \dfrac{8}{4} = 2 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $$\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{(x+5)(4x+7)}- \sqrt{(x+3)(4x+7)}) = 2}$$Jawaban b)
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} (x-\sqrt{x^2-10x }) & = \lim_{x \to \infty} (\sqrt{x^2}-\sqrt{x^2-10x}) \\ & = \dfrac{0-(-10)} {2\sqrt{1}} = \dfrac{10}{2} = 5 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} (x-\sqrt{x^2-10x }) = 5}$
Soal Nomor 7
Tentukan nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{8x^2+1}} {x^2+4}$.
Bagi setiap suku dengan variabel berpangkat tertinggi, yaitu $x^2$.
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{8x^2+1}} {x^2+4} & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{\dfrac{8x^2}{x^4}+\dfrac{1}{x^4}}}{\dfrac{x^2}{x^2}+\dfrac{4}{x^2}} \\ & = \dfrac{\sqrt{0 + 0}} {1 + 0} = 0 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{8x^2+1}} {x^2+4} = 0}$
Soal Nomor 8
Tentukan nilai dari $$\displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{4x^2+8x}-\sqrt{x^2+1}-\sqrt{x^2+x}).$$
Ubah bentuk fungsinya agar muncul bentuk selisih bentuk kuadrat dalam tanda akar.
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x \to \infty} (\sqrt{4x^2+8x}-\sqrt{x^2+1}- \sqrt{x^2+x}) \\ & = \lim_{x \to \infty} (2\sqrt{x^2+2x}- \sqrt{x^2+1}-\sqrt{x^2+x}) \\ & = \lim_{x \to \infty} ((\sqrt{x^2 + 2x}-\sqrt{x^2 + 1}) + (\sqrt{x^2+2x}-\sqrt{x^2 + x})) \\ & = \dfrac{2-0}{2\sqrt{1}} + \dfrac{2-1}{2\sqrt{1}} \\ & = \dfrac{2}{2} + \dfrac{1}{2} = \dfrac{3}{2} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari limit tersebut adalah $\boxed{\dfrac32}$
Soal Nomor 9
Tentukan nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{3x^2-2x-1}} {x+2.000}.$
Bagi setiap suku dengan variabel berpangkat tertinggi, yaitu $x$.
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{3x^2-2x-1}} {x+2.000} & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\dfrac{1}{x} \sqrt{3x^2-2x-1}} {\dfrac{1}{x}\left(x+2.000\right)} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{\dfrac{3x^2-2x-1}{x^2}}} {1 + \dfrac{2.000}{x}} \\ & = \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{3-\dfrac{2}{x}- \dfrac{1}{x^2}}} {1 + \dfrac{2.000}{x}} \\ & = \dfrac{\sqrt{3-0-0}} {1 + 0} = \sqrt{3} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\sqrt{3x^2-2x-1}} {x+2.000}$ adalah $\boxed{\sqrt{3}}$
Soal Nomor 10
Tentukan hasil dari $\displaystyle \lim_{x\to\infty}(\sqrt[7]{x^7+x^6}-\sqrt[7]{x^7-x^6})$.
Alternatif I: Pendekatan Intuitif
$$\begin{aligned} \displaystyle & \displaystyle \lim_{x\to\infty}(\sqrt[7]{x^7+x^6}-\sqrt[7]{x^7-x^6}) \\ = & \lim_{x\to\infty}\left(\sqrt[7] {\left (x+\dfrac17\right)^7+O(x^5)}-\sqrt[7]{\left(x-\dfrac17 \right)^7+O(x^5)}\right) \\ = & \lim_{x\to\infty} \left(\sqrt[7]{\left(x+\dfrac17\right)^7}-\sqrt[7]{\left(x-\dfrac17\right)^7}\right) \\ = &\lim_{x\to\infty}\left(\left(x+\dfrac17\right)- \left(x-\dfrac17\right)\right) \\ = & \lim_{x \to \infty} \left(\dfrac17 + \dfrac17\right) = \dfrac27 \end{aligned}$$Catatan: Notasi $O(x^5)$ menyatakan polinomial berderajat $5$ yang didapat dari penguraian bentuk $\left(x+\dfrac{1}{7}\right)^7$. Karena $x$ menuju takhingga, bentuk $\left(x+\dfrac{1}{7}\right)^7$ akan lebih cepat bertambah besar sehingga $O(x^5)$ dapat diabaikan.
Alternatif II: Dalil L’Hospital (Turunan)
$$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{x\to\infty}(\sqrt[7]{x^7+x^6}-\sqrt[7]{x^7-x^6})\\ = & \lim_{x\to\infty} \left(\sqrt[7]{x^7\left(x + \dfrac1x\right)}-\sqrt[7]{x^7\left(x-\dfrac1x\right)}\right) \\ = & \lim_{x\to\infty} x\left(\sqrt[7]{1 + \dfrac1x}-\sqrt[7]{1-\dfrac1x}\right) \\ & \text{Misalkan}~x = \dfrac{1}{t} \\ = & \lim_{t \to 0} {{\sqrt[7]{1+t}-\sqrt[7]{1-t}}\over t} \\ \stackrel{\text{L’H}}{=} & \lim_{t \to 0} \left(\dfrac{1}{7}(1 + t)^{-\frac{6}{7}}(1)- \dfrac{1}{7}(1-t)^{-\frac{6}{7}}(-1)\right) \\ = & \dfrac{1}{7}(1 + 0)^{-\frac{6}{7}} + \dfrac{1}{7}(1- 0)^{-\frac{6}{7}} \\ = & \dfrac{1}{7} + \dfrac{1}{7} =\dfrac27 \end{aligned}$$Jadi, hasil dari $\displaystyle \lim_{x\to\infty}(\sqrt[7]{x^7+x^6}-\sqrt[7]{x^7-x^6})$ adalah $\boxed{\dfrac{2}{7}}$
Soal Nomor 11
Tentukan nilai dari limit berikut.
a. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} x \tan \dfrac{1}{x}$
b. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{1}{x} \cot \dfrac{1}{x}$
c. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\csc \frac{1}{x}} {x} $
Jawaban a)
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}$ yang ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}.$
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$ sehingga bentuk limitnya dapat ditulis menjadi
$\displaystyle \lim_{y \to 0} \dfrac{1}{y} \tan y = 1.$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to 0} x \tan \dfrac{1}{x} = 1}$
Jawaban b)
Ingat bahwa $\boxed{\cot x = \dfrac{1}{\tan x}}$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}.$
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$ sehingga bentuk limitnya dapat ditulis menjadi
$\displaystyle \lim_{y \to 0} y \cot y = \lim_{y \to 0} \dfrac{y} {\tan y} = 1.$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to 0} \dfrac{1}{x} \cot \dfrac{1}{x} = 1}$
Jawaban c)
Ingat bahwa: $\boxed{\csc x = \dfrac{1}{\sin x}}$
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}$ yang ekuivalen dengan $x = \dfrac{1}{y}.$
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0$ sehingga bentuk limitnya dapat ditulis menjadi
$\displaystyle \lim_{y \to 0} \dfrac{\csc y} {\frac{1}{y}} = \lim_{y \to 0} \dfrac{y} {\sin y} = 1.$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\csc \frac{1}{x}} {x} = 1}$
Soal Nomor 12
Tentukan nilai dari limit berikut.
a. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \tan \dfrac{5}{x} \csc \dfrac{2}{x}$
b. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \cot 3x^{-1} \sin x^{-1}$
c. $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\cot \dfrac{1}{2x}} {\csc \dfrac{3}{x}}$
Jawaban a)
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}.$
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0.$ Dengan demikian, dapat ditulis
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \tan \dfrac{5}{x} \csc \dfrac{2}{x} & = \lim_{y \to 0} \tan 5y \csc 2y \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{\tan 5y} {\sin 2y} = \dfrac{5}{2}. \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\displaystyle \lim_{x \to \infty} \tan \dfrac{5}{x} \csc \dfrac{2}{x} = \dfrac{5}{2}.$
Jawaban b)
Misalkan $y = x^{-1}.$
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0.$ Dengan demikian, dapat ditulis
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \cot 3x^{-1} \sin x^{-1} & = \lim_{y \to 0} \cot 3y \sin y \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin y} {\tan 3y} = \dfrac{1}{3} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \cot 3x^{-1} \sin x^{-1} = \dfrac{1}{3}}$
Jawaban c)
Misalkan $y = \dfrac{1}{x}.$
Jika $x \to \infty$, maka $y \to 0.$ Dengan demikian, dapat ditulis
$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\cot \dfrac{1}{2x}} {\csc \dfrac{3}{x}} & = \lim_{y \to 0} \dfrac{\cot \dfrac{1}{2}y} {\csc 3y} \\ & = \lim_{y \to 0} \dfrac{\sin 3y} {\tan \dfrac{1}{2}y} \\ & = \dfrac{3}{\frac{1}{2}} = 6. \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{x \to \infty} \dfrac{\cot \dfrac{1}{2x}} {\csc \dfrac{3}{x}} = 6}$
Soal Nomor 13
Hitunglah nilai dari limit berikut.
a. $\displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{5^n-10^n}{3^{2n}}$
b. $\displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{4+2^{2n}}{3^n-2}$
c. $\displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{(-3)^n}{2^n+1}$
d. $\displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{3^{n+1}+5^{n+1}+7^{n+1}}{3^n + 5^n + 7^n}$
Jawaban a)
Bagi setiap suku dengan $3^{2n}$, lalu gunakan sifat limit takhingga.
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{5^n-10^n}{3^{2n}} & = \lim_{n \to \infty} \dfrac{\dfrac{5^n}{3^{2n}}-\dfrac{10^n}{3^{2n}}}{\dfrac{3^{2n}}{3^{2n}}} \\ & = \lim_{n \to \infty} \dfrac{\left(\dfrac59\right)^n-\left(\dfrac{10}{9}\right)^n}{1} \\ & = \dfrac{0-\infty}{1} =-\infty \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{5^n-10^n}{3^{2n}}=-\infty}$
Jawaban b)
Bagi setiap suku dengan $2^{2n}$, lalu gunakan sifat limit takhingga.
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{4+2^{2n}}{3^n-2} & = \lim_{n \to \infty} \dfrac{\dfrac{4}{2^{2n}}+\dfrac{2^{2n}}{2^{2n}}}{\dfrac{3^n}{2^{2n}}-\dfrac{2}{2^{2n}}} \\ & = \lim_{n \to \infty} \dfrac{\cancelto{0}{\dfrac{4}{4^n}} + \color{red}{1}}{\cancelto{0}{\left(\dfrac34\right)^n}-\cancelto{0}{\dfrac{2}{2^{2n}}}} \\ & = \infty \end{aligned}$$Catatan: Penyebut pada bentuk pecahan terakhir bernilai $0$ sehingga nilai limitnya takhingga, tetapi kita tidak boleh serta merta menuliskan $\dfrac{0+1}{0-0} = \infty$, karena bila demikian, hasilnya justru “tak terdefinisi”, bukan “takhingga”.
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{4+2^{2n}}{3^n-2} = \infty}$
Jawaban c)
Bagi setiap suku dengan $(-3)^n$, lalu gunakan sifat limit takhingga.
$$\begin{aligned} \displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{(-3)^n}{2^n+1} & = \lim_{n \to \infty} \dfrac{\dfrac{(-3)^n}{(-3)^n}}{\dfrac{2^n}{(-3)^n}+\dfrac{1}{(-3)^n}} \\ & = \lim_{n \to \infty} \dfrac{1}{\left(-\dfrac23\right)^n + \dfrac{1}{(-3)^n}} \\ & = \pm \infty \end{aligned}$$Limit di atas tidak ada (does not exist), karena untuk $n = 2k$ (genap) dan $n = 2k+1$ (ganjil), nilai limitnya berbeda.
Jawaban d)
Bagi setiap suku dengan $7^{n+1}$, lalu gunakan sifat limit takhingga.
$\begin{aligned} & \displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{3^{n+1}+5^{n+1}+7^{n+1}}{3^n + 5^n + 7^n} \\ & = \lim_{n \to \infty} \dfrac{\dfrac{3^{n+1}}{7^{n+1}}+\dfrac{5^{n+1}}{7^{n+1}}+\dfrac{7^{n+1}}{7^{n+1}}}{\dfrac{3^n}{7^{n+1}} + \dfrac{5^n}{7^{n+1}} + \dfrac{7^n}{7^{n+1}}} \\ & = \dfrac{0+0+1}{0+0+\dfrac17} = 7 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\displaystyle \lim_{n \to \infty} \dfrac{3^{n+1}+5^{n+1}+7^{n+1}}{3^n + 5^n + 7^n} = 7}$