Answer:
![\displaystyle - \frac{1}{2}](https://tex.z-dn.net/?f=%20%20%5Cdisplaystyle%20-%20%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7D%20)
Step-by-step explanation:
we would like to compute the following limit:
![\displaystyle \lim _{x \to 0} \left( \frac{1}{ \ln(x + \sqrt{ {x}^{2} + 1} ) } - \frac{1}{ \ln(x + 1) } \right)](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cdisplaystyle%20%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%200%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7B1%7D%7B%20%20%5Cln%28x%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%20%2B%201%7D%20%29%20%7D%20-%20%20%5Cfrac%7B1%7D%7B%20%20%5Cln%28x%20%2B%201%29%20%7D%20%20%5Cright%29%20)
if we substitute 0 directly we would end up with:
![\displaystyle\frac{1}{0} - \frac{1}{0}](https://tex.z-dn.net/?f=%20%20%5Cdisplaystyle%5Cfrac%7B1%7D%7B0%7D%20%20-%20%20%5Cfrac%7B1%7D%7B0%7D%20)
which is an indeterminate form! therefore we need an alternate way to compute the limit to do so simplify the expression and that yields:
![\displaystyle \lim _{x \to 0} \left( \frac{ \ln(x + 1) - \ln(x + \sqrt{ {x}^{2} + 1 } }{ \ln(x + \sqrt{ {x}^{2} + 1} ) \ln(x + 1) } \right)](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cdisplaystyle%20%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%200%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7B%20%5Cln%28x%20%2B%201%29%20-%20%20%5Cln%28x%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%7D%7B%20%20%5Cln%28x%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%20%2B%201%7D%20%29%20%20%5Cln%28x%20%2B%201%29%20%20%7D%20%20%5Cright%29%20)
now notice that after simplifying we ended up with a<em> </em><em>rational</em><em> </em>expression in that case to compute the limit we can consider using L'hopital rule which states that
![\rm \displaystyle \lim _{x \to c} \left( \frac{f(x)}{g(x)} \right) = \lim _{x \to c} \left( \frac{f'(x)}{g'(x)} \right)](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Crm%20%5Cdisplaystyle%20%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%20c%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7Bf%28x%29%7D%7Bg%28x%29%7D%20%20%5Cright%29%20%20%3D%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%20c%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7Bf%27%28x%29%7D%7Bg%27%28x%29%7D%20%20%5Cright%29%20)
thus apply L'hopital rule which yields:
![\displaystyle \lim _{x \to 0} \left( \frac{ \dfrac{d}{dx} \ln(x + 1) - \ln(x + \sqrt{ {x}^{2} + 1 } }{ \dfrac{d}{dx} \ln(x + \sqrt{ {x}^{2} + 1} ) \ln(x + 1) } \right)](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cdisplaystyle%20%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%200%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7B%20%20%5Cdfrac%7Bd%7D%7Bdx%7D%20%20%5Cln%28x%20%2B%201%29%20-%20%20%5Cln%28x%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%20%7D%7B%20%20%20%5Cdfrac%7Bd%7D%7Bdx%7D%20%5Cln%28x%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%20%2B%201%7D%20%29%20%20%5Cln%28x%20%2B%201%29%20%20%7D%20%20%5Cright%29%20)
use difference and Product derivation rule to differentiate the numerator and the denominator respectively which yields:
![\displaystyle \lim _{x \to 0} \left( \frac{ \frac{1}{x + 1} - \frac{1}{ \sqrt{x + 1} } }{ \frac{ \ln(x + 1)}{ \sqrt{ {x}^{2} + 1 } } + \frac{ \ln(x + \sqrt{x ^{2} + 1 } }{x + 1} } \right)](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cdisplaystyle%20%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%200%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7B%20%5Cfrac%7B1%7D%7Bx%20%2B%201%7D%20%20-%20%20%5Cfrac%7B1%7D%7B%20%5Csqrt%7Bx%20%2B%201%7D%20%7D%20%20%7D%7B%20%5Cfrac%7B%20%5Cln%28x%20%2B%201%29%7D%7B%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%20%2B%201%20%7D%20%20%20%20%20%7D%20%20%20%20%2B%20%20%5Cfrac%7B%20%20%5Cln%28x%20%2B%20%20%5Csqrt%7Bx%20%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%20%7D%7Bx%20%2B%201%7D%20%7D%20%20%5Cright%29%20)
simplify which yields:
![\displaystyle \lim _{x \to 0} \left( \frac{ \sqrt{ {x}^{2} + 1 } - x - 1 }{ (x + 1)\ln(x + 1 ) + \sqrt{ {x}^{2} + 1} \ln( x + \sqrt{ {x }^{2} + 1} ) } \right)](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cdisplaystyle%20%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%200%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7B%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%20%7D%20-%20x%20-%201%20%7D%7B%20%20%28x%20%2B%201%29%5Cln%28x%20%20%2B%201%20%29%20%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%20%2B%201%7D%20%5Cln%28%20x%20%2B%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%20%7D%5E%7B2%7D%20%20%2B%201%7D%20%29%20%20%20%7D%20%20%5Cright%29%20)
unfortunately! it's still an indeterminate form if we substitute 0 for x therefore apply L'hopital rule once again which yields:
![\displaystyle \lim _{x \to 0} \left( \frac{ \dfrac{d}{dx} \sqrt{ {x}^{2} + 1 } - x - 1 }{ \dfrac{d}{dx} (x + 1)\ln(x + 1 ) + \sqrt{ {x}^{2} + 1} \ln( x + \sqrt{ {x }^{2} + 1} ) } \right)](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cdisplaystyle%20%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%200%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7B%20%20%5Cdfrac%7Bd%7D%7Bdx%7D%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%20%7D%20-%20x%20-%201%20%7D%7B%20%20%5Cdfrac%7Bd%7D%7Bdx%7D%20%20%28x%20%2B%201%29%5Cln%28x%20%20%2B%201%20%29%20%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%20%2B%201%7D%20%5Cln%28%20x%20%2B%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%20%7D%5E%7B2%7D%20%20%2B%201%7D%20%20%29%20%20%7D%20%20%5Cright%29%20)
use difference and sum derivation rule to differentiate the numerator and the denominator respectively and that is yields:
![\displaystyle \lim _{x \to 0} \left( \frac{ \frac{x}{ \sqrt{ {x}^{2} + 1 } } - 1}{ \ln(x + 1) + 2 + \frac{x \ln(x + \sqrt{ {x}^{2} + 1 } ) }{ \sqrt{ {x}^{2} + 1 } } } \right)](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cdisplaystyle%20%20%5Clim%20_%7Bx%20%5Cto%200%7D%20%5Cleft%28%20%5Cfrac%7B%20%20%5Cfrac%7Bx%7D%7B%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%20%7D%20%20-%201%7D%7B%20%20%20%20%20%20%5Cln%28x%20%2B%201%29%20%20%20%2B%202%20%2B%20%20%5Cfrac%7Bx%20%5Cln%28x%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%29%20%7D%7B%20%5Csqrt%7B%20%7Bx%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%7D%20%7D%20%20%5Cright%29%20)
thank god! now it's not an indeterminate form if we substitute 0 for x thus do so which yields:
![\displaystyle \frac{ \frac{0}{ \sqrt{ {0}^{2} + 1 } } - 1}{ \ln(0 + 1) + 2 + \frac{0 \ln(0 + \sqrt{ {0}^{2} + 1 } ) }{ \sqrt{ {0}^{2} + 1 } } }](https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cdisplaystyle%20%20%20%5Cfrac%7B%20%20%5Cfrac%7B0%7D%7B%20%5Csqrt%7B%20%7B0%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%20%7D%20%20-%201%7D%7B%20%20%20%20%20%20%5Cln%280%20%2B%201%29%20%20%20%2B%202%20%2B%20%20%5Cfrac%7B0%20%5Cln%280%20%2B%20%20%5Csqrt%7B%20%7B0%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%29%20%7D%7B%20%5Csqrt%7B%20%7B0%7D%5E%7B2%7D%20%2B%201%20%7D%20%7D%20%7D%20%20)
simplify which yields:
![\displaystyle - \frac{1}{2}](https://tex.z-dn.net/?f=%20%20%5Cdisplaystyle%20-%20%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7D%20)
finally, we are done!