Question Number 1594 by 123456 last updated on 24/Aug/15 | ||
$${f}\left({x}\right)=\underset{\mathrm{0}} {\overset{{x}} {\int}}{t}^{{x}} {dt},{x}>−\mathrm{1} \\ $$ $$\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{f}\left({x}\right)=? \\ $$ $${f}\left({x}+\mathrm{1}\right)−{f}\left({x}\right)=? \\ $$ | ||
Commented by112358 last updated on 25/Aug/15 | ||
$${f}\left({x}\right)=\int_{\mathrm{0}} ^{{x}} {t}^{{x}} {dt}=\frac{{t}^{{x}+\mathrm{1}} }{{x}+\mathrm{1}}\mid_{\mathrm{0}} ^{{x}} =\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}\left({x}^{{x}+\mathrm{1}} −\mathrm{0}^{{x}+\mathrm{1}} \right) \\ $$ $${f}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}{x}^{{x}+\mathrm{1}} \:,{x}>−\mathrm{1} \\ $$ $${f}\left({x}+\mathrm{1}\right)−{f}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{2}}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}+\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}{x}^{{x}+\mathrm{1}} \\ $$ $${rhs}=\frac{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{{x}+\mathrm{2}}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}} −\frac{{x}}{{x}+\mathrm{1}}{x}^{{x}} \: \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{2}}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}} −\frac{{x}}{{x}+\mathrm{1}}{x}^{{x}} \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{{x}\left({x}+\mathrm{2}\right)+\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{2}}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}} −\frac{{x}}{{x}+\mathrm{1}}{x}^{{x}} \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:\:={x}\left[\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}} −\frac{{x}^{{x}} }{{x}+\mathrm{1}}\right]+\frac{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}} }{{x}+\mathrm{2}} \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:={x}\left[\frac{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}+\mathrm{1}} −{x}^{{x}} }{{x}+\mathrm{1}}\right]+\frac{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}} }{{x}+\mathrm{2}} \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{{x}\left\{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}+\mathrm{1}} −{x}^{{x}} \right\}\left({x}+\mathrm{2}\right)+\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}+\mathrm{1}} }{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)} \\ $$ $$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{{x}^{\mathrm{2}} \left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}+\mathrm{1}} +\mathrm{2}{x}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}+\mathrm{1}} +\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}+\mathrm{1}} −{x}^{{x}+\mathrm{2}} −\mathrm{2}{x}^{{x}+\mathrm{1}} }{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)} \\ $$ $${f}\left({x}+\mathrm{1}\right)−{f}\left({x}\right)=\frac{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{{x}+\mathrm{3}} −{x}^{{x}+\mathrm{1}} \left({x}+\mathrm{2}\right)}{\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)} \\ $$ $${f}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+{x}}{x}^{{x}+\mathrm{1}} =\frac{{x}}{\mathrm{1}+{x}}{x}^{{x}} =\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}\right){x}^{{x}} \\ $$ $${Let}\:{L}=\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{f}\left({x}\right)\:\left({if}\:{this}\:{limit}\:{exists}\right) \\ $$ $${L}=\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{f}\left({x}\right)=\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}\left[\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}\right){x}^{{x}} \right] \\ $$ $${L}=\left[\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}\right)\right]×\left[\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{x}^{{x}} \right] \\ $$ $${Let}\:{p}=\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{x}^{{x}} \\ $$ $${p}=\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{x}^{{x}} =\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{e}^{{lnx}^{{x}} } =\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{e}^{{xlnx}} \\ $$ $${p}={e}^{\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{xlnx}} ={e}^{\left(\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{x}\right)\left(\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{lnx}\right)} \\ $$ $${p}={e}^{−\mathrm{1}×{ln}\left(−\mathrm{1}\right)} ={e}^{{ln}\left(−\mathrm{1}\right)} ={e}^{{ln}\mathrm{1}+{i}\pi} \\ $$ $${p}={e}^{{i}\pi} =−\mathrm{1} \\ $$ $${Let}\:{q}=\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{x}+\mathrm{1}}\right) \\ $$ $$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+{x}}=\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{−\mathrm{1}} \Rightarrow\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+{x}}={e}^{−{ln}\left({x}+\mathrm{1}\right)} \\ $$ $$\therefore{q}=\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}1}−{exp}\left(−\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{ln}\left({x}+\mathrm{1}\right)\right) \\ $$ $${Now},\:\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{ln}\left({x}+\mathrm{1}\right)=−\infty \\ $$ $$\therefore\:{q}=\mathrm{1}−{exp}\left(−\mathrm{1}×−\infty\right)=−\infty \\ $$ $$\because\:{L}={p}×{q}\Rightarrow{L}=−\infty×−\mathrm{1}=\infty \\ $$ $${L}\:{does}\:{not}\:{exist}. \\ $$ $$\Rightarrow\underset{{x}\rightarrow−\mathrm{1}^{+} } {\mathrm{lim}}{f}\left({x}\right)\:{does}\:{not}\:{exist} \\ $$ $$ \\ $$ | ||
Commented byRasheed Soomro last updated on 24/Aug/15 | ||
$${Excelent}! \\ $$ | ||