
Будем пользоваться непрерывностью косинуса, тем самым обосновывая справедливость внесения знака предела под аргумент.
, это получилось умножением числителя и знаменателя на сопряженное. Раскрываем скобки:
. Вынесем
:
. Разложим каждую скобку по формуле Тейлора в окрестности
с точностью до квадратичных членов: 
После раскрытия скобок получим
. Значит,
.