Teorema A : Teorema Dasar Limit
Jika n bilangan bulat positif, k konstan, f dan g fungsi yang mempunyai limit di c, maka berlaku
1. limx→climx→c k = k
2. limx→climx→c x = c
3. limx→climx→c k f(x) = k limx→climx→c f(x)
4. limx→climx→c [ f(x) + g(x) ] = limx→climx→c f(x) + limx→climx→c g(x)
5. limx→climx→c [ f(x) − g(x) ] = limx→climx→c f(x) − limx→climx→c g(x)
6. limx→climx→c [ f(x) . g(x) ] = limx→climx→c f(x) . limx→climx→c g(x)
7. limx→cf(x)g(x)limx→cf(x)g(x) = limx→cf(x)limx→cg(x)limx→cf(x)limx→cg(x), dengan limx→climx→c g(x) ≠ 0
8. limx→climx→c [ f(x) ]n = [limx→cf(x)]n[limx→cf(x)]n
9. limx→cn√f(x)limx→cn√f(x) = n√limx→cf(x)n√limx→cf(x)
dengan limx→climx→c f(x) > 0 ketika n genap.
Contoh 1
Hitung limit berikut dengan menggunakan teorema dasar limit !
a. limx→3limx→3 (2x + 3)
Jawab :
limx→3limx→3 (2x + 3) = limx→3limx→3 2x + limx→3limx→3 3 (teorema A.4)
limx→3limx→3 (2x + 3) = 2 limx→3limx→3 x + 3 (A.3 dan A.1)
limx→3limx→3 (2x + 3) = 2 . 3 + 3 (A.2)
limx→3limx→3 (2x + 3) = 9
b. limx→5√x2−16limx→5√x2−16
Jawab :
limx→5√x2−16limx→5√x2−16 = √limx→5(x2−16)√limx→5(x2−16) (A.9)
limx→5√x2−16limx→5√x2−16 = √limx→5x2−limx→516√limx→5x2−limx→516 (A.5)
limx→5√x2−16limx→5√x2−16 = √[limx→5x]2−16√[limx→5x]2−16 (A.8 dan A.1)
limx→5√x2−16limx→5√x2−16 = √52−16√52−16 (A.2)
limx→5√x2−16limx→5√x2−16 = 3
Contoh 2
Jika limx→alimx→a f(x) = 3 dan limx→alimx→a g(x) = 8, tentukan nilai dari limx→af2(x)−g(x)2f(x)+3√g(x)limx→af2(x)−g(x)2f(x)+3√g(x)Jawab :
limx→af2(x)−g(x)2f(x)+3√g(x)limx→af2(x)−g(x)2f(x)+3√g(x) = [limx→af(x)]2−limx→ag(x)2limx→af(x)+3√limx→ag(x)[limx→af(x)]2−limx→ag(x)2limx→af(x)+3√limx→ag(x)
limx→af2(x)−g(x)2f(x)+3√g(x)limx→af2(x)−g(x)2f(x)+3√g(x) = 32−82.3+3√832−82.3+3√8
limx→af2(x)−g(x)2f(x)+3√g(x)limx→af2(x)−g(x)2f(x)+3√g(x) = 1818
Teorema B : Teorema Substitusi
Jika f adalah fungsi polinom atau fungsi rasional dan f terdefinisi di c, maka limx→cf(x)=f(c)limx→cf(x)=f(c)
Contoh 3
Jika f(x) = x3 − 3x, tentukan limx→2limx→2 f(x)
Jawab :
Perhatikan bahwa f(x) adalah fungsi polinom dan kita tahu bahwa fungsi polinom terdefinisi untuk setiap x bilangan real. Jadi, f(x) terdefinisi di 2, akibatnya
limx→2limx→2 (x3 − 3x) = 23 − 3.2 = 2
Contoh 4
Jika g(x) = x2+x−6x−2x2+x−6x−2, tentukan limx→1limx→1 g(x)
Jawab :
Perhatikan bahwa g(x) adalah fungsi rasional dan kita tahu bahwa fungsi rasional terdefinisi untuk setiap x bilangan real kecuali nilai-nilai x yang menyebabkan penyebutnya bernilai nol, yaitu x = 2. Jadi, g(x) terdefinisi di 1, akibatnya
limx→1limx→1 x2+x−6x−2x2+x−6x−2 = 12+1−61−212+1−61−2 = 4
Contoh 5
Diketahui f(x) = {2xjikax<1x2jika1≤x<2x+2jikax≥2⎧⎪⎨⎪⎩2xjikax<1x2jika1≤x<2x+2jikax≥2
Tentukan limit berikut jika ada !
a. limx→1limx→1 f(x)
b. limx→2limx→2 f(x)
Jawab :
a. Untuk x < 1, f(x) = 2x, sehingga
limx→1−limx→1− f(x) = limx→1−limx→1− 2x = 2 . 1 = 2
Untuk x > 1, f(x) = x², sehingga
limx→1+limx→1+ f(x) = limx→1+limx→1+ x2 = 12 = 1
Limit kiri ≠ limit kanan, akibatnya
limx→1limx→1 f(x) tidak ada
b. Untuk x < 2, f(x) = x², sehingga
limx→2−limx→2− f(x) = limx→2−limx→2− x2 = 22 = 4
Untuk x > 2, f(x) = x + 2, sehingga
limx→2+limx→2+ f(x) = limx→2+limx→2+ (x + 2) = 2 + 2 = 4
Limit kiri = limit kanan = 4, akibatnya
limx→2limx→2 f(x) = 4
Teorema C
Jika f(x) = g(x) ketika x ≠ c, maka limx→cf(x)=limx→cg(x)limx→cf(x)=limx→cg(x) asalkan limitnya ada.
Contoh 6
Hitung limx→2(x−2)(x+3)x−2limx→2(x−2)(x+3)x−2
Jawab :
Karena (x−2)(x+3)x−2(x−2)(x+3)x−2 = x + 3, ketika x ≠ 2, akibatnya
limx→2(x−2)(x+3)x−2limx→2(x−2)(x+3)x−2 = limx→2limx→2 (x + 3)
limx→2(x−2)(x+3)x−2limx→2(x−2)(x+3)x−2 = 2 + 3
limx→2(x−2)(x+3)x−2limx→2(x−2)(x+3)x−2 = 5
Contoh 7
Diketahui f(x) = |x−1|x−1|x−1|x−1. Hitung limx→1f(x)limx→1f(x) jika ada !
Jawab :
Berdasarkan definisi nilai mutlak :
|x − 1| = x − 1 jika x ≥ 1
|x − 1| = −(x − 1) jika x < 1
Untuk x < 1, f(x) = −(x−1)x−1−(x−1)x−1 = -1, sehingga
limx→1−limx→1− f(x) = limx→1−(−1)limx→1−(−1) = -1
Untuk x > 1, f(x) = x−1x−1x−1x−1 = 1, sehingga
limx→1+limx→1+ f(x) = limx→1+(1)limx→1+(1) = 1
limx→1|x−1|x−1limx→1|x−1|x−1 tidak ada
Teorema D : Teorema Apit
Misalkan f, g dan h adalah fungsi-fungsi yang memenuhi f(x) ≤ g(x) ≤ h(x) untuk setiap x di dekat a, kecuali mungkin di a. limx→cf(x)=limx→ch(x)=L⇒limx→cg(x)=Llimx→cf(x)=limx→ch(x)=L⇒limx→cg(x)=L
Contoh 8
Jika untuk setiap x berlaku 2x ≤ f(x) ≤ x2 + 1, hitunglah limx→1limx→1 f(x)
Jawab :
2x ≤ f(x) ≤ x2 + 1
limx→1limx→1 2x = 2 . 1 = 2
limx→1limx→1 (x2 + 1) = 12 + 1 = 2
Karena limx→1limx→1 2x = limx→1limx→1 (x2 + 1) = 2, berdasarkan teorema apit kita simpulkan
limx→1limx→1 f(x) = 2
Contoh 9
Gunakan teorema apit untuk menunjukkan bahwa limx→0limx→0 x sin(1x)(1x) = 0
Jawab :
Nilai sin θ selalu berada pada interval -1 dan 1 berapapun θ. Secara matematis kita tulis
-1 ≤ sin θ ≤ 1
Jika θ = (1x)(1x), maka -1 ≤ sin(1x)(1x) ≤ 1
Jika setiap ruas dikalikan dengan x akan diperoleh 2 kasus berikut :
Kasus 1 : Untuk x > 0 diperoleh
-x ≤ x sin(1x)(1x) ≤ x
Karena limx→0+limx→0+-x = limx→0+limx→0+x = 0, sesuai teorema apit kita simpulkan
limx→0+limx→0+ x sin(1x)(1x) = 0 ..........(1)
Kasus 2 : Untuk x < 0 diperoleh
-x ≥ x sin(1x)(1x) ≥ x atau dapat pula ditulis
x ≤ x sin(1x)(1x) ≤ -x
Karena limx→0−limx→0−x = limx→0−limx→0−-x = 0, sesuai teorema apit kita simpulkan
limx→0−limx→0− x sin(1x)(1x) = 0 ...........(2)
Dari persamaan (1) dan (2), dapat kita lihat bahwa limit kiri dan limit kanan x sin(1x)(1x) untuk x menuju 0 nilainya sama, yaitu 0. Akibatnya
limx→0limx→0 x sin(1x)(1x) = 0
Dari grafiknya jelas terlihat, kurva y = x sin(1x)(1x) diapit oleh garis y = -x dan y = x dan ketika x mendekati nol, nilai limitnya dipaksa untuk sama dengan nilai limit kedua garis tersebut.