Заменять беск. малые на эквивалентные разрешается только в произведениях и частных. Иначе резельтат МОЖЕТ оказаться ошибочным (в данном примере - не оказался, но понять это можно только после вычисления нормальным образом исходного предела).

P.S. Приветствуем нового активного отвечающего!