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Test 4 sui limiti notevoli

(Simulazione a tempo - 25 minuti)

🧩 Modalità speciale: Puzzle dei passaggi (Quesiti 1-5) e Abbinamento (Quesiti 6-10)

🎧 Disponibile anche in versione DSA

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📘 Come si svolge il test

🧩 Puzzle (Quesiti 1-5): il calcolo di un limite ha dei buchi. Clicca una tessera in basso, poi clicca il buco in cui vuoi inserirla; per toglierla clicca di nuovo sul buco. Le tessere sono più dei buchi: alcune sono sbagliate.

🔗 Abbinamento (Quesiti 6-10): per ogni limite scegli la lettera del limite notevole che permette di risolverlo. Le opzioni sono più dei limiti: alcune non servono.

⏳ Hai 25 minuti: il timer parte appena apri la pagina e si ferma quando premi "Verifica le risposte" o "Stampa". Se vuoi vedere come funzionano puzzle e abbinamento prima di cominciare, guarda le dimostrazioni animate nella versione senza timer.

Ogni buco riempito e ogni abbinamento corretto vale 1 punto. Premi "Mostra Spiegazione" per il dettaglio (e per vedere in verde le risposte giuste e in rosso quelle sbagliate) o "Aiuto" per un suggerimento. In fondo alla pagina potrai verificare l'esito complessivo.

Progresso:

Quesito 1 (Puzzle)

Completa il calcolo del limite inserendo le tessere giuste nei tre buchi:

\(\displaystyle\lim_{x \to 0} \frac{\sin 3x}{x}=\lim_{x \to 0}\)

Posto \(t=\) , per \(x\to0\) si ha \(t\to0\).

\(\displaystyle\text{Quindi il limite vale } 3\cdot\lim_{t \to 0}\frac{\sin t}{t}=\)

Clicca una tessera, poi un buco. Clicca un buco pieno per togliere la tessera.

Per usare il limite notevole del seno, al denominatore deve comparire la stessa espressione che sta dentro il seno. Come compensi il fattore che manca?

Soluzione: ① \(3\cdot\frac{\sin 3x}{3x}\), ② \(3x\), ③ \(3\).

Per avere \(3x\) al denominatore si moltiplica e si divide per \(3\):

\[\lim_{x \to 0} \frac{\sin 3x}{x}=\lim_{x \to 0}3\cdot\frac{\sin 3x}{3x}.\]

Con \(t=3x\) si ha \(t\to0\) quando \(x\to0\), quindi

\[3\cdot\lim_{t \to 0}\frac{\sin t}{t}=3\cdot1=3.\]

Le tessere \(\frac13\cdot\frac{\sin 3x}{3x}\) e \(\frac13\) nascono dal compensare nel verso sbagliato; \(\frac{x}{3}\) non è la sostituzione che porta \(\sin 3x\) nella forma \(\sin t\).

Quesito 2 (Puzzle)

Completa il calcolo del limite inserendo le tessere giuste nei tre buchi:

\(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{\tan 2x}{\sin 5x}=\lim_{x \to 0}\)

Per \(x\to0\) i primi due fattori tendono entrambi a .

Quindi il limite vale

Clicca una tessera, poi un buco. Clicca un buco pieno per togliere la tessera.

Per usare i limiti notevoli di tangente e seno servono \(2x\) al denominatore del primo rapporto e \(5x\) al numeratore del secondo. Quali costanti devi inserire per compensare?

Soluzione: ① \(\frac{\tan 2x}{2x}\cdot\frac{5x}{\sin 5x}\cdot\frac{2}{5}\), ② \(1\), ③ \(\frac25\).

Si inseriscono \(2x\) e \(5x\) in modo da far comparire i limiti notevoli; le costanti che si ottengono si compensano nel fattore \(\frac{2x}{5x}=\frac25\):

\[\frac{\tan 2x}{\sin 5x}=\frac{\tan 2x}{2x}\cdot\frac{5x}{\sin 5x}\cdot\frac{2}{5}.\]

Per \(x\to0\) si ha \(\frac{\tan 2x}{2x}\to1\) (con \(t=2x\)) e \(\frac{5x}{\sin 5x}\to1\) (reciproco del limite notevole del seno, con \(t=5x\)). Quindi il limite vale \(1\cdot1\cdot\frac25=\frac25\).

La tessera con \(\frac52\) nasce compensando nel verso sbagliato: \(\frac52\) è il reciproco di \(\frac25\).

Quesito 3 (Puzzle)

Completa il calcolo del limite inserendo le tessere giuste nei tre buchi:

\(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{1-\cos 4x}{x\sin 2x}=\lim_{x \to 0}\)

Il primo fattore tende a \(\frac12\) (limite notevole del coseno), il secondo a ; il terzo è una costante.

Quindi il limite vale

Clicca una tessera, poi un buco. Clicca un buco pieno per togliere la tessera.

Nel limite notevole del coseno compare \(1-\cos t\) diviso per \(t^2\), con la stessa \(t\): qui \(t=4x\). Dopo aver fatto comparire \((4x)^2\) e \(2x\), conta con attenzione la costante che resta.

Soluzione: ① \(\frac{1-\cos 4x}{(4x)^2}\cdot\frac{2x}{\sin 2x}\cdot 8\), ② \(1\), ③ \(4\).

Si moltiplica e si divide per \((4x)^2=16x^2\) e per \(2x\): la costante che resta è

\[\frac{16x^2}{x\cdot 2x}=8,\qquad\text{quindi}\qquad\frac{1-\cos 4x}{x\sin 2x}=\frac{1-\cos 4x}{(4x)^2}\cdot\frac{2x}{\sin 2x}\cdot 8.\]

Per \(x\to0\): il primo fattore tende a \(\frac12\) (limite notevole del coseno con \(t=4x\)), il secondo a \(1\) (reciproco del limite notevole del seno con \(t=2x\)). Il limite vale \(\frac12\cdot1\cdot8=4\).

Con la costante \(4\) al posto di \(8\) si otterrebbe \(\frac12\cdot1\cdot4=2\): è il risultato sbagliato della tessera \(2\).

Quesito 4 (Puzzle)

Completa il calcolo del limite inserendo le tessere giuste nei tre buchi:

\(\displaystyle\lim_{x \to +\infty}\left(1-\frac{2}{x}\right)^{3x}=\lim_{x \to +\infty}\)

Posto \(t=-\frac{x}{2}\) (con \(t\to-\infty\)): \(\left(1-\frac{2}{x}\right)^{-\frac{x}{2}}=\left(1+\frac{1}{t}\right)^{t}\to\) .

Quindi il limite vale

Clicca una tessera, poi un buco. Clicca un buco pieno per togliere la tessera.

È una forma \(1^\infty\). Riscrivi la potenza in modo che la base sia \(1+\frac1t\) e l'esponente sia proprio \(t\): a quale potenza devi poi elevare tutto per ritrovare l'esponente \(3x\)?

Soluzione: ① \(\left[\left(1-\frac{2}{x}\right)^{-\frac{x}{2}}\right]^{-6}\), ② \(e\), ③ \(e^{-6}\).

Per far comparire l'esponente \(-\frac{x}{2}\) (il reciproco di \(-\frac{2}{x}\)) si scrive \(3x=\left(-\frac{x}{2}\right)\cdot(-6)\):

\[\left(1-\frac{2}{x}\right)^{3x}=\left[\left(1-\frac{2}{x}\right)^{-\frac{x}{2}}\right]^{-6}.\]

Con \(t=-\frac{x}{2}\) si ha \(t\to-\infty\) e \(\left(1+\frac1t\right)^t\to e\) (il limite notevole vale \(e\) sia per \(t\to+\infty\) sia per \(t\to-\infty\)). Quindi il limite vale \(e^{-6}\).

Se si elevasse a \(+6\) l'esponente complessivo sarebbe \(-3x\): si otterrebbe \(e^{6}\), che è il risultato di un limite diverso.

Quesito 5 (Puzzle)

Completa il calcolo del limite inserendo le tessere giuste nei tre buchi:

\(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{e^{3x}-e^{x}}{x}=\lim_{x \to 0}\)

\(=\lim_{x \to 0}\)

Per \(x\to0\) si ha \(e^{x}\to1\) e \(\frac{e^{2x}-1}{2x}\to1\); quindi il limite vale

Clicca una tessera, poi un buco. Clicca un buco pieno per togliere la tessera.

Prima di usare il limite notevole dell'esponenziale conviene raccogliere il fattore comune a numeratore: quale? Poi compensa la costante, come negli altri quesiti.

Soluzione: ① \(e^{x}\cdot\frac{e^{2x}-1}{x}\), ② \(2e^{x}\cdot\frac{e^{2x}-1}{2x}\), ③ \(2\).

Si raccoglie \(e^{x}\) al numeratore: \(e^{3x}-e^{x}=e^{x}\left(e^{2x}-1\right)\), quindi

\[\frac{e^{3x}-e^{x}}{x}=e^{x}\cdot\frac{e^{2x}-1}{x}.\]

Per usare il limite notevole dell'esponenziale con \(t=2x\) serve \(2x\) al denominatore: si moltiplica e si divide per \(2\):

\[e^{x}\cdot\frac{e^{2x}-1}{x}=2e^{x}\cdot\frac{e^{2x}-1}{2x}.\]

Per \(x\to0\): \(e^{x}\to1\) e \(\frac{e^{2x}-1}{2x}\to1\), quindi il limite vale \(2\cdot1\cdot1=2\).

Raccogliere \(e^{3x}\) o scrivere \(e^{x}\left(e^{3x}-1\right)\) è un errore: non è un'identità. Compensare con \(\frac12\) invece di \(2\) porterebbe al valore \(\frac12\).

Quesito 6 (Abbinamento)

Abbina a ciascun limite la lettera del limite notevole che permette di calcolarlo. Le opzioni sono 5, ma i limiti solo 3.

A)\(\displaystyle\lim_{t \to 0}\frac{\sin t}{t}=1\)
B)\(\displaystyle\lim_{t \to 0}\frac{1-\cos t}{t^2}=\frac12\)
C)\(\displaystyle\lim_{t \to 0}\frac{e^t-1}{t}=1\)
D)\(\displaystyle\lim_{t \to 0}\frac{\ln(1+t)}{t}=1\)
E)\(\displaystyle\lim_{t \to \pm\infty}\left(1+\frac1t\right)^t=e\)
1) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{e^{5x}-1}{3x}\)
2) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{1-\cos 2x}{x^2}\)
3) \(\displaystyle\lim_{x \to +\infty}\left(1+\frac{2}{x}\right)^{x}\)
Guarda a che cosa tende la variabile e quale funzione compare: esponenziale, coseno oppure una potenza con base che tende a \(1\)?

Soluzione: 1) C, 2) B, 3) E.

1) Con \(t=5x\): \(\displaystyle\frac{e^{5x}-1}{3x}=\frac53\cdot\frac{e^{5x}-1}{5x}\to\frac53\cdot1=\frac53\) (limite C).

2) Con \(t=2x\): \(\displaystyle\frac{1-\cos 2x}{x^2}=4\cdot\frac{1-\cos 2x}{(2x)^2}\to4\cdot\frac12=2\) (limite B).

3) Con \(t=\frac{x}{2}\): \(\displaystyle\left(1+\frac2x\right)^x=\left[\left(1+\frac1t\right)^t\right]^2\to e^2\) (limite E).

I limiti A e D non servono in questo blocco.

Quesito 7 (Abbinamento)

Abbina a ciascun limite il suo valore. I valori sono 5, ma i limiti solo 3.

A)\(\displaystyle\frac{3}{2}\)
B)\(\displaystyle\frac{1}{6}\)
C)\(6\)
D)\(2\)
E)\(\displaystyle\frac{2}{3}\)
1) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{\tan 6x}{3x}\)
2) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{1-\cos x}{3x^{2}}\)
3) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{\ln(1+3x)}{2x}\)
Per ogni limite riconduciti al limite notevole giusto e tieni conto delle costanti che compaiono quando compensi l'argomento.

Soluzione: 1) D, 2) B, 3) A.

1) \(\displaystyle\frac{\tan 6x}{3x}=2\cdot\frac{\tan 6x}{6x}\to2\cdot1=2\) (opzione D).

2) \(\displaystyle\frac{1-\cos x}{3x^{2}}=\frac13\cdot\frac{1-\cos x}{x^{2}}\to\frac13\cdot\frac12=\frac16\) (opzione B).

3) \(\displaystyle\frac{\ln(1+3x)}{2x}=\frac32\cdot\frac{\ln(1+3x)}{3x}\to\frac32\cdot1=\frac32\) (opzione A).

I valori \(6\) e \(\frac23\) derivano da compensazioni sbagliate (costante moltiplicata invece che divisa, o reciproca).

Quesito 8 (Abbinamento)

Ciascuno dei tre calcoli seguenti contiene un errore. Abbina a ogni calcolo la diagnosi giusta. Le diagnosi sono 5, ma i calcoli solo 3.

A)Il limite notevole è stato usato anche se l'argomento non tende a \(0\).
B)Manca il fattore che compensa la modifica fatta all'argomento.
C)Un limite del tipo \(1^{\infty}\) è stato trattato come \(e\) senza controllare l'esponente.
D)È stato sostituito subito il valore a cui tende \(x\) in una forma indeterminata.
E)Il limite di una differenza è stato spezzato in due limiti infiniti.
1) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{\sin 4x}{x}=1\)
2) \(\displaystyle\lim_{x \to +\infty}\frac{\sin x}{x}=1\)
3) \(\displaystyle\lim_{x \to +\infty}\left(1+\frac{1}{x}\right)^{x^{2}}=e\)
Per ogni calcolo chiediti: a che cosa tende l'argomento? è stata compensata la costante? l'esponente è proprio quello che serve?

Soluzione: 1) B, 2) A, 3) C.

1) \(\displaystyle\frac{\sin 4x}{x}=4\cdot\frac{\sin 4x}{4x}\), quindi il limite vale \(4\), non \(1\): manca il fattore \(4\) che compensa (opzione B).

2) Il limite notevole \(\frac{\sin t}{t}\to1\) vale solo per \(t\to0\); qui \(x\to+\infty\). In realtà \(\left|\frac{\sin x}{x}\right|\le\frac1x\to0\), quindi il limite vale \(0\) (opzione A).

3) \(\displaystyle\left(1+\frac1x\right)^{x^2}=\left[\left(1+\frac1x\right)^{x}\right]^{x}\): la base tende a \(e\) e l'esponente a \(+\infty\), quindi il limite è \(+\infty\), non \(e\). Il limite notevole richiede che l'esponente sia proprio \(x\) (opzione C).

Quesito 9 (Abbinamento)

Abbina a ciascun limite la forma che si presenta sostituendo il valore a cui tende \(x\) (senza ancora semplificare). Le opzioni sono 5, ma i limiti solo 3.

A)\(\displaystyle\frac{0}{0}\)
B)\(\displaystyle\frac{\infty}{\infty}\)
C)\(+\infty-\infty\)
D)\(1^{\infty}\)
E)Nessuna: non è una forma indeterminata.
1) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\left(\cos x\right)^{\frac{1}{x^{2}}}\)
2) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{e^{x}-1}{\cos x}\)
3) \(\displaystyle\lim_{x \to +\infty}\left[\ln(x+1)-\ln x\right]\)
Scrivi a che cosa tende ciascuna parte della funzione (base ed esponente, oppure numeratore e denominatore), senza semplificare.

Soluzione: 1) D, 2) E, 3) C.

1) Per \(x\to0\): la base \(\cos x\to1\) e l'esponente \(\frac{1}{x^{2}}\to+\infty\). Si presenta la forma \(1^{\infty}\) (opzione D).

2) Il numeratore \(e^{x}-1\to0\) e il denominatore \(\cos x\to1\): si ha \(\frac01\), che non è indeterminata e vale \(0\) (opzione E). Il limite notevole dell'esponenziale qui non serve.

3) \(\ln(x+1)\to+\infty\) e \(\ln x\to+\infty\): si presenta \(+\infty-\infty\) (opzione C). Si risolve con le proprietà dei logaritmi: \(\ln\frac{x+1}{x}=\ln\left(1+\frac1x\right)\to\ln1=0\).

Quesito 10 (Abbinamento)

Abbina a ciascun limite il suo esito. Gli esiti sono 5, ma i limiti solo 3.

A)\(1\)
B)\(0\)
C)\(+\infty\)
D)\(e\)
E)Il limite non esiste.
1) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\frac{\sin x}{|x|}\)
2) \(\displaystyle\lim_{x \to +\infty}\frac{\cos x}{x^{2}+1}\)
3) \(\displaystyle\lim_{x \to 0}\left(1+3x\right)^{\frac{1}{3x}}\)
Controlla che cosa succede a destra e a sinistra del punto, oppure riconosci un limite notevole, oppure maggiora il valore assoluto della funzione.

Soluzione: 1) E, 2) B, 3) D.

1) Per \(x>0\) è \(|x|=x\) e \(\displaystyle\frac{\sin x}{|x|}=\frac{\sin x}{x}\to1\) per \(x\to0^{+}\). Per \(x<0\) è \(|x|=-x\) e \(\displaystyle\frac{\sin x}{|x|}=-\frac{\sin x}{x}\to-1\) per \(x\to0^{-}\). I limiti laterali sono diversi: il limite non esiste (opzione E).

2) \(\displaystyle\left|\frac{\cos x}{x^{2}+1}\right|\le\frac{1}{x^{2}+1}\to0\): per il teorema del confronto il limite vale \(0\) (opzione B).

3) Con \(t=3x\to0\): \((1+t)^{\frac1t}\to e\) (opzione D). Gli esiti \(1\) e \(+\infty\) non servono.