Banner A. The Calculus Lifesaver: All the Tools You Need to Excel at Calculus
Подождите немного. Документ загружается.
466 • Improper Integrals: How to Solve Problems
We just looked at the first one and found that it converges. Now look at the
second example:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y = sin(
x)
π
−
π
−
1
−
2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−
1
y = ln
|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
2
1
x
1.001
ln(x)
dx.
Here, the integral would still converge without the ln(x) factor, but this factor
actually helps when it’s on the bottom! That is, when you throw the ln(x)
into the denominator, you are making the denominator larger than it was
before, which makes the whole integrand smaller. This helps the integral to
converge. How do you write this down effectively? You need to express the
idea that ln(x) is bounded from below when x gets large. In this case,
the region of integration is [2, ∞). So how small can ln(x) possibly be on this
region? Since ln(x) is increasing in x, we find that ln(x) is smallest on the
region [2, ∞) when x = 2. So all we need to write is ln(x) ≥ ln(2) when x ≥ 2.
How does that help? Take reciprocals to find that
1
ln(x)
≤
1
ln(2)
when x ≥ 2. Now divide through by x
1.001
to get our integrand on the left-
hand side:
1
x
1.001
ln(x)
≤
1
x
1.001
ln(2)
.
The comparison test now saves the day, since
Z
∞
2
1
x
1.001
ln(x)
dx ≤
Z
∞
2
1
x
1.001
ln(2)
dx =
1
ln(2)
Z
∞
2
1
x
1.001
dx < ∞.
Remember, ln(2) is a constant, so it can be pulled out of the integral, and the
integral converges by the p-test since 1.001 is bigger than 1. So the second
of the above six integrals converges. By the way, the precise number ln(2)
is irrelevant—we could have just replaced ln(2) by some positive constant C
without worrying about what C actually is, and the proof would still have
been correct.
How about the third of our above integrals? Look at
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
2
ln(x)
x
dx.
What happens if you take out the ln(x) factor from the numerator? We know
that
R
∞
2
1/x dx diverges. Putting the ln(x) back in the numerator just makes
this worse. So the above integral should diverge. To nail this, let’s use the
inequality ln(x) ≥ ln(2) for x ≥ 2 once more (or if you prefer, you could
replace ln(2) by some constant C > 0). We get
Z
∞
2
ln(x)
x
dx ≥
Z
∞
2
ln(2)
x
dx = ln(2)
Z
∞
2
1
x
dx = ∞.
By the comparison test, our integral diverges.
As for the fourth integral,
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
2
1
x ln(x)
dx,
Section 21.3.4: Logarithms near ∞ • 467
here you have to do something completely different. You see, everything is
very finely balanced. Without the ln(x) factor, the integral would diverge.
Since the ln(x) factor is in the denominator, it helps the integral to have a
chance to converge. Does it help it enough? We’d like to use ln(x) ≤ Cx
α
, but
no matter how small you make α, you’ll never get a comparison that works.
(Try it and see!) Instead, let’s use a change of variables. Let t = ln(x), so
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y = sin(
x)
π
−
π
−
1
−
2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
that dt = 1/x dx. When x = 2, we see that t = ln(2), and as x → ∞, also
t → ∞. So
Z
∞
2
1
x ln(x)
dx =
Z
∞
ln(2)
dt
t
= ∞,
where the last integral diverges by the p-test. So our original integral diverges.
On the other hand, let’s change the upper endpoint of the above integral from
∞ to e
e
8
, like this:
Z
e
e
8
2
1
x ln(x)
dx.
The number e
e
8
is actually really big. My computer says that it’s approxi-
mately 4×10
1294
, which means 4 followed by 1,294 zeroes. This is an unbeliev-
ably huge number, which is essentially infinite so far as our poor human brains
can comprehend. Since the integral diverges if the upper endpoint is actually
∞, you’d think that the value of the above integral should be enormous. So
let’s work it out. Using t = ln(x) once again, we get
Z
e
e
8
2
1
x ln(x)
dx =
Z
e
8
ln(2)
1
t
dt = ln(t)
e
8
ln(2)
= ln(e
8
) −ln(ln(2)) = 8 − ln(ln(2)).
Here we have used the fact that when x = e
e
8
, we have t = ln(e
e
8
) = e
8
. In
any case, the final answer is a little under 8. That isn’t large at all! This
might make you think that our improper integral
Z
∞
2
1
x ln(x)
dx
converges, but as we just saw, it actually diverges. It just diverges really
really slowly.
Now let’s consider
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
2
1
x(ln(x))
1.1
dx.
If you use the substitution t = ln(x) once again, you get
Z
∞
2
1
x(ln(x))
1.1
dx =
Z
∞
ln(2)
dt
t
1.1
< ∞,
where this last integral now converges by the p-test. So the new integral
converges. Just throwing in a tiny extra power of ln(x) on the bottom, namely
(ln(x))
0.1
, is enough to cause convergence. That’s pretty whacked out.
We still have two more integrals to look at. The first is
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
3/2
ln(x)
x
0.999
dx.
468 • Improper Integrals: How to Solve Problems
This is very similar to the third integral above. Without the ln(x) factor in
the numerator, it would diverge, and ln(x) just makes things worse. We can’t
say that ln(x) ≥ ln(2) for all x in the region of integration, since that’s now
[3/2, ∞). Who cares—just use ln(x) ≥ ln(3/2) instead:
Z
∞
3/2
ln(x)
x
0.999
dx ≥
Z
∞
3/2
ln(3/2)
x
0.999
dx = ln(3/2)
Z
∞
3/2
1
x
0.999
dx = ∞
where the last divergence follows from the p-test. Now the comparison test
shows that the original integral diverges. (Once again, you could write C
instead of ln(3/2) everywhere above, noting that C > 0.)
At last we come to the final integral in this section:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y = sin(
x)
π
−
π
−
1
−
2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
2
1
x
0.999
ln(x)
dx.
One way to do this is by direct comparison with the fourth improper inte-
gral on our above list. Specifically, x
0.999
< x when x ≥ 2, so we can take
reciprocals, reversing this inequality, to get
Z
∞
2
1
x
0.999
ln(x)
dx >
Z
∞
2
1
x ln(x)
dx.
Now we already know from above this last integral diverges, so the comparison
test shows that our original integral does as well. Alternatively, there’s a more
direct method. You see, looking at the original integral
Z
∞
2
1
x
0.999
ln(x)
dx,
what happens if you take away the ln(x) factor? It diverges by the p-test.
Putting in the ln(x) factor on the denominator helps the integral try to con-
verge, but not very much. In fact, not enough. So you can use the principle
that logs grow slowly: indeed, ln(x) ≤ Cx
0.0005
, so taking reciprocals, we have
1
ln(x)
≥
1
C
×
1
x
0.0005
.
Divide this inequality by x
0.999
and you get
1
x
0.999
ln(x)
≥
1
C
×
1
x
0.999
x
0.0005
=
1
C
×
1
x
0.9995
.
Finally,
Z
∞
2
1
x
0.999
ln(x)
≥
1
C
Z
∞
2
1
x
0.9995
dx = ∞,
where the last integral diverges by the p-test. So the original integral diverges
too. Notice that we again had to pick the power 0.0005 small enough; we
could have used any small but positive number so that when you add it to
0.999, you don’t get something greater than or equal to 1. Otherwise you will
be in whoop-di-doo territory again.
Section 21.4: Behavior of Common Functions near 0 • 469
21.4 Behavior of Common Functions near 0
We now know all about how polynomials, trig functions, exponentials, and
logarithms behave at infinity. Now let’s see what happens to them near zero.
21.4.1 Polynomials and poly-type functions near 0
For polynomials, the lowest power dominates as x → 0. This is the
opposite of what happens as x → ∞! To be more precise, suppose that p is a
polynomial; then it’s true that
if the lowest-degree term of p(x) is bx
m
, then p(x) ∼ bx
m
as x → 0.
For example, 5x
4
− x
3
+ 2x
2
∼ 2x
2
as x → 0. Let’s check this by showing
that the limit of the ratio is 1:
lim
x→0
5x
4
− x
3
+ 2x
2
2x
2
= lim
x→0
5x
2
2
−
x
2
+ 1
= 0 − 0 + 1 = 1.
For poly-type functions, it’s not always easy to find the lowest-degree term,
but the general principle still holds water. So, for example, x
2
+
√
x ∼
√
x
as x → 0
+
, since
√
x = x
1/2
and 1/2 is smaller than 2. (By the way, it’s as
x → 0
+
because you can’t take the square root of a negative number.) The
principle even works if constants are present—they are really multiples of x
0
,
which is a very low-degree term! So, for example, 2x
1/3
+ 4 ∼ 4 as x → 0, as
4x
0
has a lower exponent than 2x
1/3
.
Let’s look at some examples of improper integrals. First, consider
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
5
0
1
x
2
+
√
x
dx.
The only problem spot is at x = 0. Now we know that
1
x
2
+
√
x
∼
1
√
x
as x → 0
+
;
since
R
5
0
1/
√
x dx converges (by the p-test), so does
Z
5
0
1
x
2
+
√
x
dx
(by the limit comparison test). So our integral converges, and it’s all because
of the
√
x term. Without it, we’d only have 1/x
2
, and the integral of this over
[0, 5] diverges. So the
√
x term saves the day. But wait! At this point I want
you to look back at page 460 and see how we saw that the integral
Z
∞
5
1
x
2
+
√
x
dx
also converges. What’s important in this last integral is the x
2
term, not the
√
x term. Without the x
2
term, this last integral would diverge. So the full
integral we looked at right at the beginning of Section 21.1.1 above,
Z
∞
0
1
x
2
+
√
x
dx,
470 • Improper Integrals: How to Solve Problems
converges because both the following pieces converge:
Z
5
0
1
x
2
+
√
x
dx and
Z
∞
5
1
x
2
+
√
x
dx.
The problem spot at 0 is OK because of the
√
x term and the problem spot
at ∞ is OK because of the x
2
term. Nice, huh?
How about this one:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y = sin(
x)
π
−
π
−
1
−
2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
1
0
x + 3
x + x
5
dx?
Well, the problem spot is again at x = 0. Now x + 3 ∼ 3 and x + x
5
∼ x as
x → 0, so
x + 3
x + x
5
∼
3
x
as x → 0.
The improper integral
R
1
0
3/x dx diverges by the p-test; the limit comparison
test now shows that our original integral
Z
1
0
x + 3
x + x
5
dx
diverges as well.
21.4.2 Trig functions near 0
Here are some very useful facts:
sin(x) ∼ x, tan(x) ∼ x, and cos(x) ∼ 1 as x → 0.
These are just restatements of limits we’ve already looked at in Chapter 7:
lim
x→0
sin(x)
x
= 1, lim
x→0
tan(x)
x
= 1, and lim
x→0
cos(x) = 1.
(If the cosine limit bothers you, write cos(x) as cos(x)/1 to see that cos(x) ∼ 1
as x → 0 after all.) Beware: these asymptotic relations only work with
products and quotients, not sums and differences. For instance, you cannot
write sin(x) − x ∼ 0 as x → 0; see the end of Section 20.4.1 in the previous
chapter for a more thorough discussion of this.
Let’s look at some examples. Consider
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
1
0
1
tan(x)
dx and
Z
1
0
1
p
tan(x)
dx.
These look pretty similar, but appearances can be deceptive. We’re going to
use tan(x) ∼ x (as x → 0) for both integrals. I’ll let you fill in the details, but
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
here’s the basic idea: for the first integral, use 1/ tan(x) ∼ 1/x (as x → 0)
and the limit comparison test to see that the integral diverges. On the other
hand, to do the second integral, use 1/
p
tan(x) ∼ 1/
√
x (as x → 0
+
) and the
limit comparison test to see that this integral converges.
Section 21.4.2: Trig functions near 0 • 471
Here’s another example: how about
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
a
v
y = f
a
v
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y =
sin(x)
π
−
π
−
1
−
2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−
1
y =
ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
1
0
sin(x)
x
3/2
dx?
Without the sin(x) factor, we don’t have a hope of convergence, since 3/2 is
greater than 1 and the integral would diverge by the p-test. But the sin(x)
factor saves the day:
sin(x)
x
3/2
∼
x
x
3/2
=
1
x
1/2
as x → 0
+
.
Since
R
1
0
1/x
1/2
dx converges, the limit comparison test shows that our original
integral converges. What’s interesting about this example is that the integral
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
a
v
y = f
a
v
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y =
sin(x)
π
−
π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
1
sin(x)
x
3/2
dx
also converges, but for completely different reasons. Here the problem spot is
at ∞, and we have to use an absolute integral instead. A direct comparison
of the absolute integral gives
Z
∞
1
|sin(x)|
x
3/2
dx ≤
Z
∞
1
1
x
3/2
dx < ∞,
so our integral converges (we have used the p-test, the comparison test, and
the absolute convergence test). Note that the power 3/2 is good at ∞ (1/2
would be bad!) and that this time the sine function didn’t help (or hurt, for
that matter). Incidentally, we have now shown that
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
a
v
y = f
a
v
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
0
sin(x)
x
3/2
dx
converges—can you see why?
A word of warning: just because we’re looking at the behavior as x → 0
doesn’t mean that the problem spot has to be at 0. It might even be at ∞,
as the following example shows:
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
a
v
y = f
a
v
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
∞
1
sin
1
x
dx.
Here the problem spot is at ∞, but 1/x becomes very small as x → ∞. So in
the relation sin(x) ∼ x as x → 0, replace x by 1/x to see that sin(1/x) ∼ 1/x
as 1/x → 0. Of course, as x → ∞, we know that 1/x → 0, so we have shown
that
sin
1
x
∼
1
x
as x → ∞.
Now you can use the limit comparison test to say that the above integral
diverges, since
R
∞
1
1/x dx diverges.
472 • Improper Integrals: How to Solve Problems
21.4.3 Exponentials near 0
In some sense, exponentials have no effect at 0. More precisely,
e
x
∼ 1 and e
−x
∼ 1 as x → 0.
This is just another way of saying that
lim
x→0
e
x
= 1 and lim
x→0
e
−x
= 1.
For example, the improper integral
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y = sin(
x)
π
−
π
−
1
−
2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
1
0
e
x
x cos(x)
dx
diverges, because
e
x
x cos(x)
∼
1
x · 1
=
1
x
as x → 0.
(You get to fill in the rest of the details.) Beware: this only applies to the
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
exponential of a small quantity (like x or −x). An example of a tricky integral
where you could trip up is
Z
1
0
e
−1/x
x
5
dx.
It would be wrong to write e
−1/x
∼ 1, since 1/x → ∞ as x → 0
+
. We should
really use the techniques from Section 21.3.3 above. In particular, there we
saw that
e
−large stuff
≤
C
(same large stuff)
n
for any n. If the large stuff is 1/x (remember, x is small and positive so 1/x
is large), then this becomes
e
−1/x
≤
C
(1/x)
n
= Cx
n
for any n. Now I leave it to you to see that any choice of n which is greater
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
than 4 will work. For example, taking n = 5, you get
Z
1
0
e
−1/x
x
5
dx ≤
Z
1
0
Cx
5
x
5
dx = C
Z
1
0
1 dx < ∞,
where the last integral obviously converges because there are no problem spots
(in fact, the integral is just 1). That was a pretty tough question, by the way.
Here’s another possible trap. In the integral
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
2
0
dx
√
e
x
− 1
,
you might be tempted to use the relation e
x
∼ 1 as x → 0 to try and write
e
x
−1 ∼ 0 as x → 0. This last relation can’t be true, since you’re not allowed
Section 21.4.4: Logarithms near 0 • 473
to divide by 0. We need to be cleverer. In Section 20.4.1 of the previous
chapter, we used the classic limit
lim
x→0
e
x
− 1
x
= 1
from Section 9.4.2 of Chapter 9 to conclude that
e
x
− 1 ∼ x as x → 0.
It follows that
1
√
e
x
− 1
∼
1
√
x
as x → 0
+
.
Now the limit comparison test shows that the original integral converges.
21.4.4 Logarithms near 0
Here the principle is that logs go to −∞ slowly as x → 0
+
. Let’s make
things go to ∞ instead by taking absolute values, remembering that ln(x) is
negative when 0 < x < 1. So the idea is that no matter how small α > 0 is,
there’s some constant C such that
|ln(x)| ≤
C
x
α
for all 0 < x < 1.
This follows from the limit
lim
x→0
+
x
α
ln(x) = 0,
which we looked at in Section 9.4.6 of Chapter 9 (except we used a instead
of α). The argument is very similar to the one we used at the beginning of
Section 21.3.3 above.
So, to understand
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
1
0
|ln(x)|
x
0.9
dx,
we use a new variety of the same trick that we’ve used several times before.
Without the |ln(x)| term, the integral would converge. We need a power so
small so that when you add it to 0.9 you are still below the critical power
1. Let’s try α = 0.05. The above boxed inequality now says that we have
|ln(x)| ≤ C/x
0.05
, so
|ln(x)|
x
0.9
≤
C/x
0.05
x
0.9
=
C
x
0.9
x
0.05
=
C
x
0.95
.
Now you can use the comparison test and p-test to finish off the problem and
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−2
0
y = e
−x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
show that the above integral converges. I want you to convince yourself that
if we picked α to be anything greater than or equal to 0.1, we’d be in the
whoop-di-doo case. By the way, we have now automatically seen that
Z
1
0
ln(x)
x
0.9
dx
converges, since it’s just the negative of the original integral.
474 • Improper Integrals: How to Solve Problems
For another example, consider
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
a
v
y = f
a
v
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y =
sin(x)
π
−
π
−
1
−
2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−
1
y =
ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
1/2
0
1
x
2
|ln(x)|
dx.
If the |ln(x)| factor weren’t there, this would diverge by the p-test. The |ln(x)|
tries to help the integral to converge, but it can’t help very much, since it’s
only a log, and logarithms grow slowly. So we still expect the integral to
diverge. To get the math right, note that since |ln(x)| ≤ C/x
α
, we can take
reciprocals to see that 1/|ln(x)| ≥ x
α
/C. Once again we have to choose α to
be small enough so that we avoid the whoop-di-doo case. We have
1
x
2
|ln(x)|
≥
x
α
Cx
2
,
so we will be OK as long as α ≤ 1. (Why?) In fact, with α = 1, the right-hand
side becomes 1/Cx, and you can proceed from here to see that the integral
diverges. Note that the integral
Z
1/2
0
1
x
2
ln(x)
dx
also diverges (to −∞) since it is the negative of the original integral.
One final example: how about
PSfrag
replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shado
w
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror
(y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y =
(x − 1)
2
−
1
x
Same
height
−
x
Same
length,
opp
osite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y =
2
x
y =
10
x
y =
2
−x
y =
log
2
(x)
4
3
units
mirror
(x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
=
0 radians
θ
hypotenuse
opp
osite
adjacen
t
0
(≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
I
I
I
II
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference
angle
reference
angle =
π
6
sin
+
sin −
cos
+
cos −
tan
+
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this
angle is
5π
6
clo
ckwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
cos(x)
−
π
2
π
2
y =
tan(x), −
π
2
<
x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y =
tan(x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y =
sec(x)
y =
csc(x)
y =
cot(x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y =
tan
−1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
,
x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 <
x < 0.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x +
2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangen
t at x = a
b
tangen
t at x = b
c
tangen
t at x = c
y = x
2
tangen
t
at x = −
1
u
v
uv
u +
∆u
v +
∆v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y =
sin(x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x =
0
a =
0
x
> 0
a
> 0
x
< 0
a
< 0
rest
position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y =
ln(x)
y =
cosh(x)
y =
sinh(x)
y =
tanh(x)
y =
sech(x)
y =
csch(x)
y =
coth(x)
1
−
1
y = f(
x)
original
function
in
verse function
slop
e = 0 at (x, y)
slop
e is infinite at (y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
y =
sin(x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y =
sin
−1
(x)
y =
cos(x)
π
π
2
y =
cos
−1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y =
tan(x)
y =
tan(x)
1
y =
tan
−1
(x)
y =
sec(x)
y =
sec
−1
(x)
y =
csc
−1
(x)
y =
cot
−1
(x)
1
y =
cosh
−1
(x)
y =
sinh
−1
(x)
y =
tanh
−1
(x)
y =
sech
−1
(x)
y =
csch
−1
(x)
y =
coth
−1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y =
1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y =
sin(x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Lo
cal maximum
Lo
cal minimum
Horizon
tal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln
(x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2
+
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing
fence
new
fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallo
w
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a +
∆x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
d
f
∆
x
a
b
y = f(
x)
true
zero
starting
approximation
b
etter approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y =
1
a
b
y =
sin(x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
=
2
width
of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
I
I
I
II
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
I
I
I
Ia
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
a
v
y = f
a
v
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
1/2
0
1
x
0.9
|ln(x)|
dx?
Now the integral converges without the |ln(x)| factor, but throwing this large
quantity into the denominator just helps the integral converge faster. So
we just need to find the minimum of |ln(x)| on (0, 1/2]; think about it and
convince yourself that the minimum occurs when x = 1/2, and so whenever
0 < x ≤ 1/2, we have |ln(x)| ≥ |ln(1/2)| = ln(2). Finally, take reciprocals and
divide by x
0.9
to get
1
x
0.9
|ln(x)|
≤
1
x
0.9
ln(2)
for all 0 < x ≤ 1/2. Now you just need to apply the comparison test and the
p-test to see that the original integral converges.
21.4.5 The behavior of more general functions near 0
In Section 24.2.2 of Chapter 24, we’ll learn about Maclaurin series. If you
haven’t seen this yet, don’t worry about it! Make a note to come back and
read this section after you’ve learned all about Maclaurin series. Anyway, the
basic idea is that if a function has a Maclaurin series which converges to the
function near 0, then the function is asymptotic to the lowest-order term in
the series as x → 0. That is,
if f(x) = a
n
x
n
+ a
n+1
x
n+1
+ ··· , then f(x) ∼ a
n
x
n
as x → 0.
Section 21.5: How to Deal with Problem Spots Not at 0 or ∞ • 475
Consider the following examples:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (
t)
F (
x + h)
x + h
F (
x + h) − F (x)
f(
x)
1
2
y = sin(
x)
π
−
π
−
1
−
2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−
1
y = ln
|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
1
0
dx
1 − cos(x)
and
Z
1
0
dx
(1 − cos(x))
1/3
.
We know that cos(x) ∼ 1 as x → 0, but that doesn’t tell us a thing about
1 − cos(x). One way to deal with this quantity is to use the Maclaurin series
for cos(x):
cos(x) = 1 −
x
2
2!
+
x
4
4!
− ··· ;
this can be rearranged to write
1 − cos(x) =
x
2
2
−
x
4
24
+ ··· .
So, by the above principle, the lowest-degree term on the right-hand side
dominates and we can write
1 − cos(x) ∼
x
2
2
as x → 0.
By the way, this agrees with an example in Section 7.1.2 of Chapter 7 where
we showed that
lim
x→0
1 − cos(x)
x
2
=
1
2
.
In any case, I leave it to you as an exercise to use the above asymptotic relation
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (
t)
F (
x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
to show that the first of our above integrals diverges whereas the second one
converges.
21.5 How to Deal with Problem Spots Not at 0 or ∞
If a problem spot occurs at some finite value other than 0, do a substitution.
Specifically:
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f (
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f (
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f (
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f (
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f (
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f (
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f(
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f (
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f (
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f (
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−
1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f(t)
F (x )
y = f(t)
F (x + h )
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f (x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
• If the only problem spot in
R
b
a
f(x) dx occurs at x = a, make the sub-
stitution t = x −a. Note that dt = dx. The new integral has a problem
spot at 0 only.
• If the only problem spot in
R
b
a
f(x) dx occurs at x = b, make the substi-
tution t = b − x. Note that dt = −dx. Use the minus sign to switch the
limits of integration. The new integral should have a problem spot at 0
only.
For example, on page 436, we looked at
PSfrag replacements
(
a, b)
[
a, b]
(
a, b]
[
a, b)
(
a, ∞)
[
a, ∞)
(
−∞, b)
(
−∞, b]
(
−∞, ∞)
{
x : a < x < b}
{
x : a ≤ x ≤ b}
{
x : a < x ≤ b}
{
x : a ≤ x < b}
{
x : x ≥ a}
{
x : x > a}
{
x : x ≤ b}
{
x : x < b}
R
a
b
shadow
0
1
4
−
2
3
−
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
g(
x) = x
2
f(
x) = x
3
mirror (
y = x)
f
−
1
(x) =
3
√
x
y = h
(x)
y = h
−
1
(x)
y = (
x − 1)
2
−
1
x
Same height
−
x
Same length,
opposite signs
y = −
2x
−
2
1
y =
1
2
x − 1
2
−
1
y = 2
x
y = 10
x
y = 2
−
x
y = log
2
(
x)
4
3 units
mirror (
x-axis)
y = |
x|
y = |
log
2
(x)|
θ radians
θ units
30
◦
=
π
6
45
◦
=
π
4
60
◦
=
π
3
120
◦
=
2
π
3
135
◦
=
3
π
4
150
◦
=
5
π
6
90
◦
=
π
2
180
◦
= π
210
◦
=
7
π
6
225
◦
=
5
π
4
240
◦
=
4
π
3
270
◦
=
3
π
2
300
◦
=
5
π
3
315
◦
=
7
π
4
330
◦
=
11
π
6
0
◦
= 0 radians
θ
hypotenuse
opposite
adjacent
0 (
≡ 2π)
π
2
π
3
π
2
I
II
III
IV
θ
(
x, y)
x
y
r
7
π
6
reference angle
reference angle =
π
6
sin +
sin −
cos +
cos −
tan +
tan −
A
S
T
C
7
π
4
9
π
13
5
π
6
(this angle is
5
π
6
clockwise)
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = cos(
x)
−
π
2
π
2
y = tan(
x), −
π
2
< x <
π
2
0
−
π
2
π
2
y = tan(
x)
−
2π
−
3π
−
5
π
2
−
3
π
2
−
π
−
π
2
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
y = sec(
x)
y = csc(
x)
y = cot(
x)
y = f(
x)
−
1
1
2
y = g(
x)
3
y = h
(x)
4
5
−
2
f(
x) =
1
x
g(
x) =
1
x
2
etc.
0
1
π
1
2
π
1
3
π
1
4
π
1
5
π
1
6
π
1
7
π
g(
x) = sin
1
x
1
0
−
1
L
10
100
200
y =
π
2
y = −
π
2
y = tan
−
1
(x)
π
2
π
y =
sin(
x)
x
, x > 3
0
1
−
1
a
L
f(
x) = x sin (1/x)
(0 < x < 0
.3)
h
(x) = x
g(
x) = −x
a
L
lim
x
→a
+
f(x) = L
lim
x
→a
+
f(x) = ∞
lim
x
→a
+
f(x) = −∞
lim
x
→a
+
f(x) DNE
lim
x
→a
−
f(x) = L
lim
x
→a
−
f(x) = ∞
lim
x
→a
−
f(x) = −∞
lim
x
→a
−
f(x) DNE
M
}
lim
x
→a
−
f(x) = M
lim
x
→a
f(x) = L
lim
x
→a
f(x) DNE
lim
x
→∞
f(x) = L
lim
x
→∞
f(x) = ∞
lim
x
→∞
f(x) = −∞
lim
x
→∞
f(x) DNE
lim
x
→−∞
f(x) = L
lim
x
→−∞
f(x) = ∞
lim
x
→−∞
f(x) = −∞
lim
x
→−∞
f(x) DNE
lim
x →a
+
f(
x) = ∞
lim
x →a
+
f(
x) = −∞
lim
x →a
−
f(
x) = ∞
lim
x →a
−
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) = ∞
lim
x →a
f(
x) = −∞
lim
x →a
f(
x) DNE
y = f (
x)
a
y =
|
x|
x
1
−
1
y =
|
x + 2|
x + 2
1
−
1
−
2
1
2
3
4
a
a
b
y = x sin
1
x
y = x
y = −
x
a
b
c
d
C
a
b
c
d
−
1
0
1
2
3
time
y
t
u
(
t, f(t))
(
u, f(u))
time
y
t
u
y
x
(
x, f(x))
y = |
x|
(
z, f(z))
z
y = f(
x)
a
tangent at x = a
b
tangent at x = b
c
tangent at x = c
y = x
2
tangent
at x = −
1
u
v
uv
u + ∆
u
v + ∆
v
(
u + ∆u)(v + ∆v)
∆
u
∆
v
u
∆v
v∆
u
∆
u∆v
y = f(
x)
1
2
−
2
y = |
x
2
− 4|
y = x
2
− 4
y = −
2x + 5
y = g(
x)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
y = f (
x)
3
−
3
3
−
3
0
−
1
2
easy
hard
flat
y = f
0
(
x)
3
−
3
0
−
1
2
1
−
1
y = sin(
x)
y = x
x
A
B
O
1
C
D
sin(
x)
tan(
x)
y =
sin(
x)
x
π
2
π
1
−
1
x = 0
a = 0
x > 0
a > 0
x < 0
a < 0
rest position
+
−
y = x
2
sin
1
x
N
A
B
H
a
b
c
O
H
A
B
C
D
h
r
R
θ
1000
2000
α
β
p
h
y = g(
x) = log
b
(x)
y = f(
x) = b
x
y = e
x
5
10
1
2
3
4
0
−
1
−
2
−
3
−
4
y = ln(
x)
y = cosh(
x)
y = sinh(
x)
y = tanh(
x)
y = sech(
x)
y = csch(
x)
y = coth(
x)
1
−
1
y = f(
x)
original function
inverse function
slope = 0 at (
x, y)
slope is infinite at (
y, x)
−
108
2
5
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
y = sin(
x), −
π
2
≤ x ≤
π
2
−
2
−
1
0
2
π
2
−
π
2
y = sin
−
1
(x)
y = cos(
x)
π
π
2
y = cos
−
1
(x)
−
π
2
1
x
α
β
y = tan(
x)
y = tan(
x)
1
y = tan
−
1
(x)
y = sec(
x)
y = sec
−
1
(x)
y = csc
−
1
(x)
y = cot
−
1
(x)
1
y = cosh
−
1
(x)
y = sinh
−
1
(x)
y = tanh
−
1
(x)
y = sech
−
1
(x)
y = csch
−
1
(x)
y = coth
−
1
(x)
(0
, 3)
(2
, −1)
(5
, 2)
(7
, 0)
(
−1, 44)
(0
, 1)
(1
, −12)
(2
, 305)
y = 1
2
(2
, 3)
y = f(
x)
y = g(
x)
a
b
c
a
b
c
s
c
0
c
1
(
a, f(a))
(
b, f(b))
1
2
1
2
3
4
5
6
0
−
1
−
2
−
3
−
4
−
5
−
6
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
3
π
5
π
2
2
π
3
π
2
π
π
2
y = sin(
x)
1
0
−
1
−
3π
−
5
π
2
−
2π
−
3
π
2
−
π
−
π
2
3
π
5
π
2
2
π
2
π
3
π
2
π
π
2
c
OR
Local maximum
Local minimum
Horizontal point of inflection
1
e
y = f
0
(
x)
y = f (
x) = x ln(x)
−
1
e
?
y = f(
x) = x
3
y = g(
x) = x
4
x
f(
x)
−
3
−
2
−
1
0
1
2
1
2
3
4
+
−
?
1
5
6
3
f
0
(
x)
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
f
00
(
x)
7
8
g
00
(
x)
f
00
(
x)
0
y =
(
x − 3)(x − 1)
2
x
3
(
x + 2)
y = x ln(
x)
1
e
−
1
e
5
−
108
2
α
β
2 −
1
2
√
6
2 +
1
2
√
6
y = x
2
(
x − 5)
3
−
e
−
1/2
√
3
e
−
1/2
√
3
−
e
−3/2
e
−
3/2
−
1
√
3
1
√
3
−
1
1
y = xe
−
3x
2
/2
y =
x
3
− 6
x
2
+ 13x − 8
x
28
2
600
500
400
300
200
100
0
−
100
−
200
−
300
−
400
−
500
−
600
0
10
−
10
5
−
5
20
−
20
15
−
15
0
4
5
6
x
P
0
(
x)
+
−
−
existing fence
new fence
enclosure
A
h
b
H
99
100
101
h
dA/dh
r
h
1
2
7
shallow
deep
LAND
SEA
N
y
z
s
t
3
11
9
L
(11)
√
11
y = L
(x)
y = f (
x)
11
y = L
(x)
y = f(
x)
F
P
a
a + ∆
x
f(
a + ∆x)
L
(a + ∆x)
f(
a)
error
df
∆
x
a
b
y = f(
x)
true zero
starting approximation
better approximation
v
t
3
5
50
40
60
4
20
30
25
t
1
t
2
t
3
t
4
t
n
−2
t
n
−1
t
0
= a
t
n
= b
v
1
v
2
v
3
v
4
v
n
−1
v
n
−
30
6
30
|
v|
a
b
p
q
c
v(
c)
v(
c
1
)
v(
c
2
)
v(
c
3
)
v(
c
4
)
v(
c
5
)
v(
c
6
)
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
c
1
c
2
c
3
c
4
c
5
c
6
t
0
=
a
t
6
=
b
t
16
=
b
t
10
=
b
a
b
x
y
y = f(
x)
1
2
y = x
5
0
−
2
y = 1
a
b
y = sin(
x)
π
−
π
0
−
1
−
2
0
2
4
y = x
2
0
1
2
3
4
2
n
4
n
6
n
2(
n−2)
n
2(
n−1)
n
2
n
n
= 2
width of each interval =
2
n
−
2
1
3
0
I
II
III
IV
4
y
dx
y = −
x
2
− 2x + 3
3
−
5
y = |−
x
2
− 2x + 3|
I
II
IIa
5
3
0
1
2
a
b
y = f (
x)
y = g(
x)
y = x
2
a
b
5
3
0
1
2
y =
√
x
2
√
2
2
2
dy
x
2
a
b
y = f(
x)
y = g(
x)
M
m
1
2
−
1
−
2
0
y = e
−
x
2
1
2
e
−1/4
f
av
y = f
av
c
A
M
0
1
2
a
b
x
t
y = f (t)
F (x )
y = f (t)
F (x + h)
x + h
F (x + h) − F (x)
f(x)
1
2
y = sin(x)
π
−π
−1
−2
y =
1
x
y = x
2
1
2
1
−1
y = ln|x|
θ
a
x
a
x
p
a
2
− x
2
3
x
p
9 − x
2
p
x
2
+ a
2
x
a
p
x
2
+ 15
x
√
15
x
p
x
2
− a
2
a
x
p
x
2
− 4
2
x
−
p
x
2
− a
2
a
x
−
p
x
2
− 4
2
y = f(x)
a
b
a + ε
ε
Z
b
a+ε
f(x) dx
small
even smaller
y = g(x)
infinite area
finite area
1
y =
1
x
y =
1
x
p
, p < 1 (typical)
y =
1
x
p
, p > 1 (typical)
Z
3
0
1
x(x − 1)(x + 1)(x − 2)
dx.
We split this into five integrals, each with only one problem spot, and claimed
that they all diverge. One such piece (we called it I
5
) is
Z
3
2
1
x(x − 1)(x + 1)(x − 2)
dx.