Membuktikan adanya limit dengan memakai definisi di samping memakan waktu juga sukar dilakukan. Hal ini bisa dihindari dengan memahami teorema-teorema terkait limit.
Kebanyakan pembaca akan setuju bahwa membuktikan adanya limit dengan memakai definisi di samping memakan waktu juga sukar dilakukan. Hal ini bisa dihindari dengan memahami teorema-teorema terkait limit. Dengan teorema ini kita dapat menangani hampir semua masalah limit yang akan kita hadapi nanti.
TEOREMA A: Teorema Limit Utama
Andaikan \(n\) bilangan bulat positif, \(k\) konstanta, dan \(f\) dan \(g\) adalah fungsi-fungsi yang mempunyai limit di \(c\). Maka,
Untuk memahmi teorema di atas, perhatikan beberapa contoh berikut. Dalam contoh-contoh ini, nomor-nomor yang dilingkari mengacu kepada pernyataan-pernyataan bernomor dari Teorema Limit Utama di atas.
CONTOH 1:
Carilah \( \displaystyle{\lim_{x \to 3}\, 2x^4 } \).
Penyelesaian:
CONTOH 2:
Carilah \( \displaystyle{\lim_{x \to 4}\, (3x^2-2x) } \).
Penyelesaian:
CONTOH 3:
Carilah \( \displaystyle{\lim_{x \to 4}\, \frac{\sqrt{x^2+9}}{x} } \).
Penyelesaian:
CONTOH 4:
Jika \( \displaystyle{\lim_{x \to 3}\, f(x) = 4 } \) dan \( \displaystyle{\lim_{x \to 3}\, g(x) = 8 } \), carilah \( \displaystyle{\lim_{x \to 3}\, \left[ f^2(x) \cdot \sqrt[3]{g(x)} \right] } \)
Penyelesaian:
TEOREMA B: Teorema Substitusi
Jika \(f\) suatu fungsi polinom atau fungsi rasional, maka
asalkan \(f(c)\) terdefinisi. Dalam kasus fungsi rasional, ini berarti bahwa nilai penyebut di \(c\) tidak nol.
Ingat bahwa fungsi polinom \(f\) mempunyai bentuk
sedangkan fungsi rasional \(f\) adalah hasil bagi dua fungsi polinom yakni
Perhatikan contoh berikut:
CONTOH 5:
Carilah \( \displaystyle{\lim_{x \to 2}\, \frac{7x^5-10x^4-13x+6}{3x^2-6x-8} } \).
Penyelesaian:
CONTOH 6:
Carilah \( \displaystyle \lim_{x \to 1} \, \frac{x^3+3x+7}{x^2-2x+1} \).
Penyelesaian:
Perhatikan bahwa
Baik Teorema B maupun Pernyataan 7 dalam Teorema A tidak berlaku, karena limit dari penyebut bernilai 0. Tetapi, karena limit pembilang adalah 11, kita lihat bahwa selama \(x\) dekat 1, kita membagi sebuah bilangan dekat 11 dengan sebuah bilangan positif dekat 0.
Hasilnya adalah sebuah bilangan positif yang besar. Kenyataannya, bilangan yang dihasilkan dapat dibuat besar sekehendak kita dengan membiarkan \(x\) cukup dekat ke 1. Kita katakan bahwa limit tersebut adalah \(+∞\).
TEOREMA C: Teorema Substitusi
Jika \(f(x) = g(x)\) untuk semua \(x\) dalam sebuah selang terbuka yang mengandung nilai c, kecuali pada nilai c itu sendiri, dan \(\displaystyle{\lim_{x \to c}}\,g(x)\) ada, maka \(\displaystyle{\lim_{x \to c}}\,f(x)\) ada dan \(\displaystyle{\lim_{x \to c}}\,f(x) = \lim_{x \to c}\,g(x) \)
CONTOH 7:
Carilah \( \displaystyle{\lim_{x \to 1}\, \frac{x-1}{\sqrt{x}-1} } \).
Penyelesaian:
CONTOH 8:
Carilah \( \displaystyle{\lim_{x \to 2}\, \frac{x^2+3x-10}{x^2+x-6} } \).
Penyelesaian:
Teorema B tidak berlaku karena penyebutnya adalah 0 saat \(x = 2\). Saat kita mensubstitusikan \(x = 2\) pada pembilang kita juga mendapatkan 0, sehingga hasil bagi mengambil bentuk tanpa arti 0/0 di \(x = 2\). Ketika ini terjadi kita seharusnya mencari bentuk penyederhanaan dengan cara faktorisasi.
Bagian kedua dari persaman sesuai dengan Teorema C karena
untuk semua \(x\) kecuali \(x = 2\). Saat kita menerapkan Teorema C, kita bisa mengevaluasi limitnya dengan substitusi (misalnya, dengan menerapkan Teorema B).
Purcell, Edwin J., dan Dale Verberg. (1987). Calculus with Analytic Geometry, ed 5. Terjemahan Susila, I Nyoman, dkk. Kalkulus dan Geometri Analitis. Indonesia: Penerbit Erlangga.
Purcell, Edwin J., Dale Verberg., dan Steve Rigdon. (2007). Calculus, ed 9. Penerbit Pearson.
Jika Anda merasa artikel ini bermanfaat, klik tombol suka di bawah ini dan jika ada pembahasan yang kurang jelas dari artikel ini silahkan tanyakan di kolom komentar. Terima kasih.
Don't just teach your children to read, teach them to question what they read. Teach them to question everything.