Задача: вычислить производную функции

по определению производной.
Я пропущу свои вычисления для краткости и покажу только предел, который у меня получился в конце:

Как правильно и математически строго вычислить этот предел? Я просто прикинул, что

эквивалентно

, т.к.

бесконечно мало, и умножил

на

. Но думаю, что я поступил не совсем корректно и это вычисляется как-то по-другому.