9 1 Límite de una función SOLUCIONARIO Límite de una función LITERATURA Y MATEMÁTICAS El ocho Sharrif iba sacando los libros [de mi bolsa] y ordenándolos en una pila sobre el escritorio mientras leía cuidadosamente los títulos. –Juegos matemáticos de ajedrez... ¡ah! ¡Los números de Fibonacci! –exclamó, con esa sonrisa que me hacía sentir que tenía algo contra mí. Señalaba el aburrido libro de Nim–. ¿De modo que te interesan las matemáticas? –preguntó, mirándome con intención. –No mucho –dije, poniéndome en pie y tratando de volver a guardar mis pertenencias en la bolsa. [...] –¿Qué sabe exactamente sobre los números de Fibonacci? [...] –Se usan para proyecciones de mercado –murmuré–. [...] –¿Entonces no conoce al autor? [...] Me refiero a Leonardo Fibonacci. Un italiano nacido en Pisa en el siglo XII, pero educado aquí, en Argel. Era un brillante conocedor de las matemáticas de aquel moro famoso, Al-Kwarizmi, que ha dado su nombre a la palabra «algoritmo». Fibonacci introdujo en Europa la numeración arábiga, que reemplazó a los viejos números romanos... Maldición. Debí haber comprendido que Nim no iba a darme un libro sólo para que me entretuviera, aun cuando lo hubiera escrito él mismo. [...] Permanecí leyéndolo casi hasta el amanecer y mi decisión había resultado productiva, aunque no sabía con certeza cómo. Al parecer, los números de Fibonacci se usan para algo más que las proyecciones del mercado de valores. La resolución de un problema había llevado a Fibonacci a formar esta interesante sucesión de números empezando por el uno y sumando a cada número al precedente: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21... [...] Descubrió que los cocientes entre cada término y el anterior se aproximan al número 1 + 5 y que este número describía también la estructura 2 de todas las cosas naturales que formaban una espiral. KATHERINE NEVILLE Los números de Fibonacci aparecen con frecuencia en la naturaleza. Por ejemplo, el número de espirales de los girasoles o de las piñas es siempre uno de estos números. Además, como se dice en esta novela, al dividir cada término de la sucesión de Fibonacci entre el anterior, se obtiene una nueva sucesión de números que se aproximan 1+ 5 cada vez más al número de oro: . Aunque no la descubrió Fibonacci, esta propiedad 2 es verdadera. Compruébala tú mismo. La sucesión que se obtiene al dividir cada término de la sucesión de Fibonacci entre el anterior es: a1 = 1 a3 = a2 = 2 a4 = 3 2 5 3 Estos valores se aproximan a: 380 = 1, 5 a5 = = 1,6º a6 = 1+ 5 = 1, 618… 2 8 5 13 8 = 1, 6 = 1, 625 a7 = a8 = 21 13 34 21 = 1, 615… = 1, 619… SOLUCIONARIO 9 ANTES DE COMENZAR… RECUERDA 001 Escribe los términos 14, 123 y 2.345 de estas sucesiones. n+4 a) an = n2 − 3 n + 2 b) an = 2n +1 a) a14 = 156 b) a14 = 002 18 29 a123 = 14.762 a123 = a2.345 = 5.491.992 127 247 a2.345 = 2.349 4.691 Factoriza este polinomio: P(x) = 7x 5 + 14x 4 −35x 3 − 42x 2 P(x) = 7x2 (x − 2)(x + 1)(x + 3) 003 Simplifica estas fracciones algebraicas. a) x 2 + 2x + 1 x ( x + 1) 2 b) x( x − 2) 2 ( x − 9 )( y 2 − 16 ) 2 x ( x − 4) d) x( x − 2) xy ( 2x − 6 )( y + 4 )2 a) x 2 + 2x + 1 x +1 ( x + 1)2 = = x ( x + 1) x ( x + 1) x b) x2 ( x2 − 4 ) x 2 ( x + 2 )( x − 2 ) = = x( x + 2) x( x − 2) x( x − 2) c) d) 004 y 2 ( x 2 − 4x + 4 ) c) y2 ( x2 − 4 x + 4 ) x( x − 2) = ( x 2 − 9 )( y 2 − 16 ) 2 xy ( 2 x − 6 )( y + 4 ) y 2 ( x − 2 )2 x( x − 2) = = y2 ( x − 2) x ( x + 3 )( x − 3 )( y + 4 )( y − 4 ) 2 2 xy ( x − 3 )( y + 4 ) = ( x + 3 )( y − 4 ) 2 xy ( y + 4 ) Resuelve estas operaciones y simplifica el resultado. a) ( x + 1) − x 2 − 3x + 1 x −1 b) ( 2x − 2 ) − x −1 3x x 2 − 3x + 1 x 2 − 1− x 2 + 3 x − 1 3x − 2 = = x −1 x −1 x −1 2 2 x −1 6x − 6x − x + 1 6 x − 7x + 1 b) ( 2 x − 2 ) − = = 3x 3x 3x a) ( x + 1) − ACTIVIDADES 001 Obtén el término general de estas sucesiones. a) 3 7 11 , , , … 5 15 45 a) an = 4n − 1 5 ⋅ 3n−1 b) 3 1 −1 −3 ,… , , , 1 4 9 16 b) an = −2 n + 5 n2 381 Límite de una función 002 Con tu calculadora, halla los cinco primeros términos de la sucesión recurrente a +3 an = n−1 , siendo a1 = 1, y determina el número al que se aproxima. an−1 + 1 a1 = 1 a2 = 2 a3 = 5 = 1,6º 3 a4 = b) an = n2 a) lim an = 1 n→ ` n →` b) an = 4 − n n→ ` n→ ` c) an = n2 + 3 d) an = ( −1)n+1 Calcula estos límites de sucesiones. lim n3 a) n→ lim n b) n→` ` a) lim n3 = + ` n →` lim 3 n 4 c) n→` b) lim n = + ` n →` 0 , 5n d) nlim →` c) lim 3 n4 = + ` n →` d) lim 0 , 5n = 0 n →` Halla los límites de las sucesiones cuyos términos generales son los siguientes. 8n ( n − 1)10 a) b) 2 n2 + 3 n − 1 ( n + 2 )10 a) lim n →` 8n =0 2 2 n + 3n − 1 ( n − 1)10 =1 n →` ( n + 2 )10 b) lim Halla los siguientes límites. 3 n 2 −1 4 n 4 a) lim ⋅ n→` n3 2 n 4 + 3 b) lim ln n→` n2 + 7 2n 3 n2 − 1 4 n4 a) lim = 0 ⋅ n →` n3 2 n4 + 3 b) lim ln 382 d) lim an = 0 n →` Escribe sucesiones de números reales que cumplan que su límite, cuando n tiende a infinito, es: a) lim an = 3 b) lim an = −` c) lim an = + ` d) lim an no existe Respuesta abierta. 3n a) an = n+1 007 d) an = 0 , 2 n c) lim an = − ` n →` n→ ` 006 c) an = n2 − n3 b) lim an = + ` n →` 005 19 » = 1,72 11 Con ayuda de tu calculadora, halla el límite de las siguientes sucesiones. a) an = ( −1)2n+ 4 004 a5 = 3 = 1, 732… Los términos de la sucesión se aproximan a: 003 7 = 1, 75 4 n2 + 7 = +` 2n c) lim n→` 3 n2 + 1 n2 + n + 2 n+1 n −1 − d) lim n→` n −1 n + 1 c) lim n →` 3 n2 + 1 = n2 + n + 2 3 n + 1 n − 1 = 0 − d) nlim →` n − 1 n + 1 SOLUCIONARIO 008 Calcula estos límites. n4 + 1 −n3 lim 4 + a) n→` 3 2 n + 1 3 n + n + 1 lim ln b) n→` n2 + 1 c) lim 9 2 d) lim 0 ,1 n n →` n2 +1 n4 + 1 − n3 1 a) lim = + 4 3 n →` 2 n + 1 3 n + n + 1 6 n→` 009 2n2 n →` n +1 2 n3 + 1 2 n3 + n b) lim ln 9 c) lim 9 2n2 n→` =3 n+1 2 n3 + 1 =0 2 n3 + n d) lim 0 ,1 n2 = 1 n →` Explica por qué no son indeterminaciones. 0 ` a) ` ⋅ ` b) c) 0 ` d) `1 a) El producto de valores muy grandes resulta un valor aún más grande. b) Al dividir cero entre cualquier número distinto de él, el resultado es cero. c) El cociente de un valor muy grande entre un número muy próximo a cero es un valor aún más grande. d) Cualquier número elevado a uno es el mismo número. 010 Pon ejemplos de límites que produzcan indeterminaciones de los tipos. b) 1` a) 0 ⋅ ` c) `0 d) 00 Respuesta abierta. n 1 1 a) lim ln n n →` 4 c) lim ( n − 4 ) n n →` 2n 1 d) lim 2 n →` n n + 1 b) lim n →` n − 1 011 1 n Calcula los siguientes límites, resolviendo las indeterminaciones que puedan presentar. a) lim n→` n +3n n a) lim n→ ` lim n →` b) lim n→ ` lim n →` b) lim n→` n+ n+1 2n n +3n ` → n ` n +3n =0 n n+ n+1 ` → 2n ` 1 n+ n+1 = 2n 2 383 Límite de una función 012 ¿Presentan indeterminaciones del tipo ` estas sucesiones? ` En caso afirmativo, halla el límite. 3 5 − n2 n a) lim n→` b) lim n→` 5 − n2 n a) No es una indeterminación, porque la raíz cuadrada no está definida para valores grandes de n. 3 5 − n2 ` b) Es una indeterminación del tipo : lim =0 ` n→` n 013 Calcula los siguientes límites. n4 −n3 + 2 b) lim + n→` n2 + 1 n n3 + 2 n + 1 n2 a) lim − n→` 2 n 2 −1 n −1 n3 + 2 n + 1 n2 → ` − ` − a) lim n→ ` 2 n2 − 1 n − 1 n3 + 2 n + 1 − n4 − n3 + 3 n2 − n − 1 n2 = lim = −` lim − n→ ` n − 1 n→ ` 2 n3 − 2 n2 − n + 1 2 n2 − 1 n4 − n3 + 2 → ` − ` + b) lim 2 n→ ` n +1 n n4 − n3 + 2 n2 + 2 − n3 + 2 = lim + = −1 lim 2 n→ ` n→ ` n + 1 n3 + n n 014 Halla estos límites. a) lim n→` ( n2 − 4 − n2 − 3 n ) b) lim (2 n − n2 + 5 ) n→` c) lim n→` ( n2 + 7 + 3 n2 + n ) a) lim ( n2 − 4 − n2 − 3 n ) → ` − ` n→ ` lim ( n2 − 4 − n2 − 3 n ) = lim n→ ` n→ ` 3n − 4 2 2 n − 4 + n − 3n b) lim (2 n − n2 + 5 ) → ` − ` n→ ` lim (2 n − n2 + 5 ) = lim n→ ` n→ ` 3 n2 − 5 2 4n + n + 5 c) lim ( n2 + 7 + 3 n2 + n ) = + ` n →` 384 2 = 3 4 = 3 2 9 SOLUCIONARIO 015 Calcula los siguientes límites. n 2n 1 + 1 5 a) nlim →` n 1− 1 3 b) nlim →` n n 2n 2n −n 13 1 lim 1− = lim 1 + n→ ` n→ ` n − n 13 b) lim 1− → 1` n→ ` n 016 1 n n 1 1 5 1 5 lim 1 + = lim 1 + = e 5 n→ ` n → ` n n 1 5 a) lim 1 + → 1` n→ ` n − 2 3 =e − 2 3 Halla estos límites. 3n−2 n 5 a) lim 1 + n →` n 3 b) lim 1 + n →` 2 n 5 n 5 5 1 = e 5 lim 1 + = lim 1 + n→ ` n → ` n n 5 n n 5 a) lim 1 + → 1` n→ ` n 3n−2 3 n−2 3 b) lim 1 + n→ ` 2 n 017 3 lim 1 + n→ ` 2 n → 1` 3 ( 3n−2 ) 2n 9 = e2 Halla los siguientes límites. 3 2 x a) lim x →+ ` x −1 b) 3 a) 018 2n 3 1 = lim 1 + n→ ` 2 n 3 2 x = 23 = 8 lim x →+ ` x − 1 Calcula estos límites. x x + 1 a) x lim →+ ` 3x + 3 lim x →+ ` ( 3 x + 1) x 4 ( x 2 − 6 )( 2 x −1)3 ( 3 x + 1) x 4 3 = 2 3 x → +` ( x − 6 )( 2 x − 1) 8 b) lim x 2 + 2 x b) lim 2 x →+ ` x + 1 x x a) x + 1 =0 lim x → +` 3 x + 3 x x 2 + 2 x → 1` b) lim 2 x → +` x + 1 lim x → +` x 2 +1 x x 2 1 2x −1 x + 2x 2 x − 1 1 + = lim 1 + = lim 2 x → +` x → +` 1 x 2 + 1 x x 2 + 1 + 2 x − 1 x ( 2 x −1 ) x 2 +1 = e2 385 Límite de una función 019 Calcula los límites laterales en el punto x = 3 de: x − 3 si x < 3 f (x) = 2 x + 1 si x ≥ 3 lim f ( x ) = lim+ ( x 2 + 1) = 10 lim f ( x ) = lim− ( x − 3) = 0 x → 3− 020 x →3 x −1 x2 b) f ( x ) = a) lim− f ( x ) = − ` 1 b) f ( x ) = −1 lim f ( x ) = −1 lim f ( x ) = x →3 lim f ( x ) = −1 x →0− lim f ( x ) = 1 x →0+ x2 −1 en x = 2 y en x = 5. x −5 lim f ( x ) = − ` → No exisste lim f ( x ). x →5 lim f ( x ) = + ` x → 5+ 24 lim f ( x ) → x →5 0 x → 5− 37 6 lim f ( x ) = − ` → No exisste lim f ( x ). x →2 lim+ f ( x ) = + ` x →2 x → 2− lim f ( x ) = x→4 53 14 Halla los siguientes límites. a) lim x →1 x3 − 2x2 + x x 2 − 3x + 2 a) lim x →1 x →−2 lim b) x 3 − 2x 2 + x 0 → 2 x − 3x + 2 0 b) lim x →−2 386 si x > 0 si x < 0 x −2 x +3 + Razona si existe o no el límite de la función f ( x ) = x +3 x −2 en x = 2, en x = 3 y en x = 4. 5 lim f ( x ) → x →2 0 023 x →0+ Calcula el límite de la función f ( x ) = x →2 x x lim f ( x ) = + ` x →0 022 x →3 Halla los límites laterales en x = 0 de las funciones. a) f ( x ) = 021 x → 3+ lim x → −2 x 4 − 16 x3 + 8 lim x →1 x 3 − 2x 2 + x x ( x − 1)2 =0 lim = x →1 ( x − 1)( x − 2 ) x2 − 3x + 2 x 4 − 16 0 → 3 x +8 0 8 x 4 − 16 ( x 2 + 4 )( x + 2 )( x − 2 ) =− lim = 2 3 x → − 2 3 x +8 ( x + 2 )( x − 2 x + 4 ) SOLUCIONARIO 024 xm −1 si m = 2 y m = 3. x →1 x − 1 ¿Puedes determinar el límite para un valor m cualquiera? Calcula lim 0 x2 −1 → x →1 x − 1 0 lim x2 −1 = lim ( x + 1) = 2 x →1 x −1 lim x3 −1 0 → x −1 0 lim x3 −1 = lim ( x 2 + x + 1) = 3 x →1 x −1 lim xm −1 = lim (x m−1 + x m−2 + … + x + 1) = m x →1 x −1 lim x →1 x →1 025 x →1 x →1 Pon un ejemplo de una función que tenga como asíntotas verticales las rectas cuyas ecuaciones son: x=1 x=2 x=3 Respuesta abierta. Por ejemplo: f ( x ) = 026 9 1 ( x − 1)( x − 2 )( x − 3 ) Halla las asíntotas verticales de las funciones. a) f ( x ) = 1 x b) f ( x ) = 1 x −1 2 c) f ( x ) = 1 x − 4x 3 a) Dom f = R − {0} lim f ( x ) = − ` → f (x) tiene una asíntota vertical en x = 0. lim f ( x ) = + ` x → 0+ x → 0− b) Dom f = R − {−1, 1} lim f ( x ) = + ` → f (x) tiene una asíntota vertical en x = −1. lim + f ( x ) = − ` x →−1 lim f ( x ) = − ` x →1− → f (x) tiene una asíntota vertical en x = 1. lim+ f ( x ) = + ` x →1 x →−1− c) Dom f = R − {−2, 0, 2} lim f ( x ) = − ` → f (x) tiene una asíntota vertical en x = −2. lim f ( x ) = + ` x →−2+ lim f ( x ) = − ` x → 2− → f (x) tiene una asíntota vertical en x = 2. lim+ f ( x ) = + ` x →2 lim f ( x ) = + ` x → 0− → f (x) tiene una asíntota vertical en x = 0. lim+ f ( x ) = − ` x →0 x →−2 − 387 Límite de una función 027 ¿Puede ocurrir que una función tenga una asíntota horizontal y otra oblicua cuando x → +`? Razona la respuesta. No puede ocurrir, ya que si tiene una asíntota horizontal se verifica que: lim f ( x ) = k x →+ ` f ( x) Y si lim = 0 , la función no tiene asíntota oblicua. x →+ ` x 028 Calcula sus asíntotas y representa las funciones. a) f ( x ) = a) x b) f ( x ) = x2 + 1 lim x →+ ` x2 c) f ( x ) = x2 + 1 x3 x2 + 1 x = 0 → f (x) tiene una asíntota horizontal: y = 0. x +1 2 Y 1 1 b) lim x →+ ` X x2 = 1 → f (x) tiene una asíntota horizontal: y = 1. x2 + 1 Y 1 1 X f ( x) x3 = lim 3 = 1 x → +` x x → +` x + x → f (x) tiene una asíntota oblicua: y = x. −x x3 = 0 − x = lim 2 x → + ` x + 1 x2 + 1 lim c) lim x → + ` Y 1 1 388 X SOLUCIONARIO 029 9 Estudia la continuidad de estas funciones. a) f ( x ) = x −2 b) f ( x ) = x−4 c) f ( x ) = ln ( 1− x 2 ) a) Dom f = R − {0} → f (x) es continua en R − {0}. b) Dom f = [4, +`) → f (x) es continua en [4, +`). c) Dom f = (−1, 1) → f (x) es continua en (−1, 1). 030 Halla m y n para que la función f ( x) sea continua en R. 2 si x ≤ 1 f ( x ) = mx + n si 1 < x < 3 si x ≥ 3 4 f (x) es continua en x = 1 si se verifica que: f ( 1) = lim f ( x ) x →1 x →1 lim f ( x ) = m + n → m + n = 2 x →1+ f ( 1) = 2 lim− f ( x ) = 2 f (x) es continua en x = 3 si se verifica que: f (3) = lim f ( x ) x →3 lim f ( x ) = 3 m + n x → 3− → 3 m + n = 4 lim+ f ( x ) = 4 x →3 f (3) = 4 m=1 m + n = 2 → 3 m + n = 4 n=1 031 Estudia la continuidad de la función que asigna a cada número su parte entera. y = [x] Especifica los tipos de discontinuidades que presenta esta función. La función no es continua para todos los valores enteros. Todos los números enteros son puntos de discontinuidad inevitable de salto finito. 032 Estudia la continuidad de estas funciones. 1 x +1 x a) f ( x ) = b) f ( x ) = x x −2 5 si x ≤ 1 si 1 < x < 4 si x ≥ 4 a) Dom f = R − {2} lim f ( x ) = − ` → No existe lim f ( x ) y f(x) no es continua en x = 2. x →2 lim f ( x ) = + ` x → 2+ x → 2− La discontinuidad es inevitable de salto infinito. La función tiene una asíntota vertical en x = 2. 389 Límite de una función b) Dom f = R − {0} lim f ( x ) = − ` → No existe lim f ( x ) y f(x) no es continua en x = 0. x →0 lim+ f ( x ) = + ` x →0 La discontinuidad es inevitable de salto infinito. La función tiene una asíntota vertical en x = 0. x → 0− lim f ( x ) = 1 → ∃ lim f ( x ) = 1 x →1 lim+ f ( x ) = 1 x →1 Como ∃ f ( 1) = lim f ( x ), la función es continua en x = 1. x →1− x →1 lim f ( x ) = 4 → No existe lim f ( x ) y f(x) no es continua en x = 4. x→4 lim f ( x ) = 5 x → 4+ La discontinuidad es inevitable de salto finito. x → 4− 033 Halla el término general de las sucesiones cuyos primeros términos son: a) 1, −1, 1, −1, … b) 1, 2, 4, 8, … a) an = (−1)n−1 b) an = 2n−1 034 Con ayuda de la calculadora, halla el límite de esta sucesión definida de forma recurrente. 3an−1 + 2 an = a1 = 1 4 an−1 + 3 a1 = 1 a2 = 5 = 0 , 71428… 7 a3 = 29 = 0 , 70731… 41 a4 = 169 = 0 , 70711… 239 a5 = 985 = 0 , 707106… 1.393 Los términos de la sucesión se aproximan a: 035 Calcula el límite de la siguiente sucesión con ayuda de la tabla. n2 − 1 an = 2n +1 n 5 50 500 5.000 50.000 an 2,18 24,74 249,74 2.499,74 24.999,74 lim an = + ` n →` 390 1 = 0 , 7071… 2 SOLUCIONARIO 036 037 9 Comprueba la igualdad con ayuda de la tabla. 4 − 6n = −3 lim n→` 2 n + 1 n 5 50 500 5.000 50.000 an −2,36 −2,93 −2,993 −2,9993 −2,9999 Halla los siguientes límites de sucesiones. 2 2 2 a) lim 5 n + n − n + 2 c) lim 2 n − 4 n − 2 n + 7 n→` n→` n−3 n − 1 2n +1 2 2 d) lim 6 n + 1 − 9 n − 5 n→` 2n + 4 3 n + 6 2 2 b) lim n − 3 n + 2 − n n→` n + 3 3n 5 n2 + n n2 + 2 a) lim → ` − ` − n→ ` n−3 n − 1 5 n2 + n n2 + 2 4 n3 − n2 − 3n + 6 = lim = +` lim − n→ ` n − 3 n2 − 4 n + 3 n − 1 n→ ` n2 − 3 n + 2 n2 b) lim → ` − ` − n→ ` n + 3 3n n2 − 3 n + 2 n2 −2 n3 − 7 n + 6 = lim = −` − lim n→ ` 3n n + 3 n→ ` 3 n2 + 9 n 4 n2 − 2 n + 7 c) lim 2 n − → ` − ` n→ ` 2n + 1 4 n2 − 2 n + 7 4n−7 = lim =2 lim 2 n − → n→ ` n ` 2n + 1 2n + 1 6 n2 + 1 d) lim − n→ ` 2n + 4 6 n2 + 1 lim − n→ ` 2 n + 4 038 9 n2 − 5 → ` − ` 3 n + 6 9 n2 − 5 13 = lim =0 3 n + 6 n→ ` 6 ( n + 2 ) Obtén los resultados de: a) lim n→` 4 n2 + n − 3 3n + 1 a) lim n→ ` b) lim n→ ` c) lim n →` b) lim n→` 4 n2 + n − 3 ` → 3n + 1 ` 8 n2 + 3 n + 2 n3 + 2 n4 → ` ` 8n2 + 3 n + 2 n3 + 2 n 4 lim n →` lim n →` c) lim n→` 5 − 2 n + 6 n3 n2 − n − 6 4 n2 + n − 3 2 = 3n + 1 3 8 n2 + 3 n + 2 n3 + 2 n4 = 8 2 =4 2 5 − 2 n + 6 n3 =0 n2 − n − 6 391 Límite de una función 039 Determina los límites. a) lim (n − n2 + 4 n − 1 ) n→` b) lim ( 4 n2 + n + 31 − 3 n) n→` c) lim ( 4 n − 16 n2 + 2 ) n→` a) lim (n − n2 + 4 n − 1 ) → ` − ` n→ ` lim (n − n2 + 4 n − 1 ) = lim n→ ` n→ ` −4 n + 1 n + n2 + 4 n − 1 = −2 b) lim ( 4 n2 + n + 31 − 3 n) → ` − ` n→ ` −5 n2 + n + 31 lim ( 4 n2 + n + 31 − 3 n) = lim n→ ` n→ ` 4 n2 + n + 31 + 3n = −` c) lim ( 4 n − 16 n2 + 2 ) → ` − ` n→ ` lim ( 4 n − 16 n2 + 2 ) = lim n→ ` 040 4 n + 16 n2 + 2 =0 Halla los siguientes límites. a) lim x 3 + 2 x 2 − 3 x →+ ` b) lim x →−` a) 1 lnx c) lim x →−` 4 x + 2x + 1 2 d) lim xe x x →+` lim ( x 3 + 2 x 2 − 3 ) = + ` x → +` b) lim x →− ` 041 n→ ` −2 1 =0 lnx c) lim x →− ` d) 4 =0 x + 2x + 1 2 lim xe x = + ` x → +` Representa las funciones. f (x) = 2 x − 3 g( x ) = x 2 + 2 x −1 A partir de la gráfica, calcula los siguientes límites. a) lim f ( x ) x →−` b) lim g( x ) x →−` Y c) lim f ( x ) x →+ ` d) lim g( x ) x →+ ` g(x) f(x) 1 2 a) lim f ( x ) = − ` c) lim f ( x ) = + ` b) lim g( x ) = + ` d) lim g( x ) = + ` x →−` x →−` 392 x →+ ` x →+ ` X SOLUCIONARIO 042 Calcula. a) lim (x 3 − 3 x 2 ) x →+ ` b) lim ( x 4 + 2x 3 + x 2 −17x ) x →+ ` a) b) c) d) 043 lim ( −2 x 4 + 8x 3 − 3 x 2 + 27x − 42 ) x →+ ` d) lim ( 1− 3 x 3 + 5 x 2 − 6x ) x →+ ` lim ( x 3 − 3x 2 ) = + ` x → +` lim ( x 4 + 2 x 3 + x 2 − 17x ) = + ` x → +` lim (−2 x 4 + 8 x 3 − 3 x 2 + 27x − 42 ) = − ` x → +` lim ( 1− 3x 3 + 5 x 2 − 6 x ) = − ` x → +` lim ( 6x 3 + x 2 ) x →−` b) lim ( x 4 + 4 x 3 + 7x 2 −12 x + 1) x →−` a) b) c) d) c) lim ( 5 x 3 − 3 x 2 −16x + 3 ) x →−` d) lim ( 7 − 12 x + 3 x 2 + 9x 3 ) x →−` lim ( 6 x 3 + x 2 ) = − ` x → −` lim ( x 4 + 4 x 3 + 7x 2 − 12 x + 1) = + ` x → −` lim (5x 3 − 3x 2 − 16 x + 3 ) = − ` x → −` lim (7 − 12 x + 3 x 2 + 9 x 3 ) = − ` x → −` Halla los límites. a) lim −2 t 2 + 5 t →+ ` a) 045 c) Determina los límites. a) 044 9 lim −2 t 2 + 5= + ` t → +` b) lim t 3 + 6 t + 3 t →−` b) lim t 3 + 6 t + 3= + ` t → −` Calcula los límites, y comprueba el resultado con tu calculadora. 2 x 2 − 6x + 3 4 x 2 + x −12 a) lim d) lim x →+ ` x 2 − 3x + 5 x →+ ` x 2 − x 3 + 2 2 x 2 − 6x 3 − x + 1 1+ x − 6x 4 + x 3 b) lim e) lim x →+ ` x →+ ` 4 x 2 + 5x − 2 3x + 2 x 2 − 3 c) lim x →+ ` a) b) c) 5 x 3 + 3x −1 6x 2 −3x 3 + x lim 2x 2 − 6 x + 3 =2 x 2 − 3x + 5 d) lim 2x2 − 6x3 − x + 1 = −` 4 x 2 + 5x − 2 e) lim 5x 3 + 3x − 1 5 =− 2 3 6 x − 3x + x 3 x → +` x → +` x → +` lim x → +` 4 x 2 + x − 12 =0 x2 − x3 + 2 1+ x − 6 x 4 + x 3 = −` x → +` 3x + 2 x 2 − 3 lim 393 Límite de una función 046 Halla estos límites con ayuda de la calculadora, y comprueba el resultado obtenido. a) lim x →−` b) lim x →−` a) b) 047 x 2 + 5x + 7 c) 2x2 + x + 1 4 + x −2x3 x →−` lim x 2 + 5x + 7 1 = 2 2x + x + 1 2 lim 4 + x − 2 x3 = +` 2 x 2 − 3 x + 11 x → −` lim x →−` d) lim 2 x 2 − 3x + 11 x → −` x 3 − 2 x 2 −10x −x 2 + 2 x 3 − x + 3 −x 2 + 3 x + 21 5x 2 − 4 x 3 + 2 x x 3 − 2 x 2 − 10 x 1 = x → −` − x 2 + 2 x 3 − x + 3 2 2 − x + 3x + 21 =0 d) lim x →− ` 5 x 2 − 4 x 3 + 2 x c) lim Escribe, en cada caso, un polinomio, P(x), para obtener los resultados indicados cuando calculamos el límite. 8 x 2 + 6 x −1 lim x →+` P(x) a) 4 b) 5 d) + ` c) 0 e) −` f) 1 Respuesta abierta. a) P(x) = 2x 2 + x + 1 8 b) P(x) = x2 + x + 1 5 048 lim x →+ ` a) ( 4 x 2 + 2 x − 4 x 2 −3 ) d) P(x) = x + 1 f ) P(x) = 8x 2 b) b) lim x →+ ` ( x 2 −2x + 1 − x 2 −2x + 4 ) lim ( 4 x 2 + 2x − 4x2 − 3 ) → ` − ` lim ( 4 x 2 + 2x − 4 x 2 − 3 ) = lim lim ( x 2 − 2x + 1 − x 2 − 2x + 4 ) → ` − ` lim ( x 2 − 2x + 1 − x 2 − 2x + 4 ) = −3 x → +` x → +` x → +` x → +` = lim x → +` 2x + 3 x → +` x2 − 2x + 1 + 4 x 2 + 2x + x 2 − 2x + 4 4x2 − 3 =0 Halla los límites. a) 5x 2 + 1 3 − x2 lim + x →−` x x+2 a) 394 e) P(x) = −1 Encuentra el valor de: a) 049 c) P(x) = 2x 3 + x 5x 2 + 1 3 − x 2 lim + x → −` x x+2 5x 2 + 1 3 − x 2 lim + x → −` x x+2 2 x 2 + 1 x3 b) lim − x →−` 2 x − 4 x2 −2 x → ` − ` 4 x 3 + 10 x 2 + 4 x + 2 = lim = −` x → −` x 2 + 2x = 1 2 9 SOLUCIONARIO x3 2 x 2 + 1 → ` − ` lim 2 − x → −` x − 2 x 2 x − 4 b) x3 2 x 2 + 1 −x = lim − =0 lim 2 2 x → −` x − 2 x 2 x − 4 x → −` 2 x − 4 x 050 Obtén los resultados de: a) lim x →−` a) 051 −3x + 6 x 2 x2 + 2 x → −` 2 x 4 + 5x 3 − 2 x 2 x →−` −3 x + 6 x 2 =0 x2 + 2 lim 3 x −1 b) lim x → −` 2x 4 + 5x 3 − 2x 2 = −` 3x − 1 Determina. a) lim 2 − x + 4 x →0 x a) lim lim x →2 lim x →2 x →2 x − 2 x −2 x+4 0 → x 0 2− −x x+4 −1 1 = lim = lim =− → 0 → 0 x x x 4 2+ x + 4 x (2 + x + 4 ) x →0 b) lim b) lim 2− x →0 052 b) lim x − 2 0 → x −2 0 x − 2 x −2 = lim = lim x x →2 → 2 x −2 ( x − 2 )( x + 2 ) 1 x + 2 = 1 2 2 = 2 4 Determina los límites, calculando previamente sus límites laterales. a) lim x →2 x 2 − 3x + 2 2x − 5 b) lim ( 1 + 2 x) x x →3 c) lim x2 − 2x + 3 x →0 x +1 d) lim x →−1 f ) lim x →−3 x →3 x →0 5 4+x d) lim 4 − 2 x = 2 x →−1 x 2 − 2 x x + 1 = 0 e) lim ln x →2 3 b) lim ( 1 + 2 x ) x = 343 x 2 − 2x + 3 = x +1 x 2 − 2x x + 1 e) lim ln 3 x →2 2 a) lim x − 3x + 2 = 0 x →2 2x − 5 c) lim 4 − 2x 3 f) lim x →−3 5 4+x =5 395 Límite de una función 053 054 Con ayuda de la calculadora, completa la tabla y comprueba que x2 si f ( x ) = , entonces lim f ( x ) = −0 , 5. x →1 x −3 x 0 0,9 0,99 0,999 1,001 1,01 1,1 f (x) 0 −0,38 −0,48 −0,49 −0,501 −0,51 −0,63 Calcula los límites indicados en la función. 2 x + 4 g( x ) = 2 x − 2 x + 1 si x ≥ 4 a) lim g ( x ) c) lim− g( x ) e) lim+ g ( x ) b) lim− g ( x ) d) lim g ( x ) f ) lim+ g ( x ) x →−3 x →6 x→4 x →6 x→4 x →3 a) lim g ( x ) = lim ( 2 x + 4 ) = −2 d) lim g ( x ) = lim ( 2 x + 4 ) = 10 b) lim g ( x ) = lim ( x 2 − 2 x + 1) = 25 − − e) lim g ( x ) = lim ( x 2 − 2 x + 1) = 25 + + c) f ) lim g ( x ) = lim ( x 2 − 2 x + 1) = 9 + + x →−3 x →6 055 si x < 4 x →−3 x →3 x →6 x →6 lim g ( x ) = lim− ( 2 x + 4 ) = 12 x → 4− x→4 x→4 x →3 x →6 x→4 Observa las gráficas de las funciones f(x) y g(x), y halla los siguientes límites. a) lim− f ( x ) Y x →1 lim f ( x ) x →1+ 1 f (x) X 1 Y b) lim− g ( x ) x →1 lim g ( x ) x →1+ 1 g(x) 1 a) lim f ( x ) = + ` − x →1 lim f ( x ) = + ` x →1+ 396 b) lim g ( x ) = − ` − x →1 lim g ( x ) = + ` x →1+ X SOLUCIONARIO 056 Determina los límites, y si es preciso, calcula los límites laterales. a) lim x2 + 6 x −2 c) lim b) lim 3 9 − x2 d) lim x →2 x →3 x →2 4 − 2x 2 x − 2x + 1 lim− x2 + 6 = −` x −2 lim− 3 = +` 9 − x2 lim− x 2 + 2x = +` 8 − 2x lim− 4 − 2x = +` x − 2x + 1 x →2 3 3 → x →3 9 − x 2 0 x →3 c) lim x 2 + 2x 24 → 8 − 2x 0 d) lim 4 − 2x 2 → x − 2x + 1 0 x→4 2 x →1 8 − 2x x →1 b) lim x→4 x2 + 2x x→4 x2 + 6 10 → x −2 0 a) lim 057 9 x →1 2 lim+ x2 + 6 = +` x −2 lim+ 3 = −` 9 − x2 lim+ x 2 + 2x = −` 8 − 2x lim+ 4 − 2x = +` x − 2x + 1 x →2 x →3 x→4 x →1 2 Halla los límites. a) lim cos x b) lim tg x x →π x→ c) π d) lim lim sen x x→ x →π 3π 2 cos x sen x 2 a) lim cos x = −1 x →π b) lim tg x → x→ c) π 2 lim− tg x = + ` x→ π 2 lim+ tg x = − ` x→ π 2 lim sen x = −1 x→ 3π 2 d) lim x →π 058 1 0 cos x sen x →− 1 0 lim− x →π cos x sen x = −` lim+ x →π cos x sen x = +` Dada la función f(x) definida a trozos, encuentra los límites. 2 x + 1 9 f (x) = x − 1 2 x + 6x − 32 a) lim f ( x ) c) b) lim f ( x ) d) x →−` x →+` a) b) c) lim f ( x ) x →−2− si x < −2 si −2 ≤ x < 3 si x ≥ 3 e) lim f ( x ) g) lim f ( x ) + f ) lim f ( x ) − h) lim f ( x ) x →−2 lim f ( x ) x →−2+ d) lim f ( x ) = + ` e) lim f ( x ) = −3 lim f ( x ) = −3 9 f ) lim f ( x ) = − x →3 2 x →+` x →−2− x →3 x →3 lim f ( x ) = − ` x →−` x →3 lim f ( x ) = −3 x →−2+ x →−2 g) lim f ( x ) = −5 + x →3 h) lim f ( x ) no existe . x →3 397 Límite de una función 059 Calcula los límites laterales y el siguiente límite. x2 − x − 6 lim 2 x →3 x − 6x + 9 lim x2 − x − 6 0 → 2 x − 6x + 9 0 lim x2 − x − 6 x+2 5 ( x − 3 )( x + 2 ) → = lim = lim 2 2 x x → → 3 3 x − 6x + 9 x −3 0 ( x − 3) x →3 x →3 x2 − x − 6 = + ` 2 x2 − x − 6 x →3 x − 6 x + 9 → lim = +` x →3 x 2 − 6 x + 9 x2 − x − 6 lim 2 = + ` x → 3+ x − 6 x + 9 lim− 060 Resuelve los límites. a) lim x →−3 b) lim x →2 c) lim x →−4 ( 2 x − 3 )( x + 3 ) x 3 − 9x 2 + 15x + 25 d) lim x →5 ( x + 1)( x + 3 ) 2 x 2 − 9x + 10 x 3 − 5x 2 + 2x − 10 2 x 2 − 11x + 14 4x 2 − 16x + 16 e) lim 3 x 2 − 7x + 2 x →2 3 x 3 + 12 x 2 − x − 4 x 3 + 7x 2 + 14x + 8 f ) lim x →−1 x3 + x2 − x −1 x3 + 2x2 + x a) lim ( 2 x − 3 )( x + 3 ) → 0 x →−3 ( x + 1)( x + 3 ) 0 9 ( 2 x − 3 )( x + 3 ) 2x − 3 = = lim x →−3 ( x + 1)( x + 3 ) x →−3 x + 1 2 lim b) lim x →2 lim x →2 2 x 2 − 9 x + 10 0 → 2 3x − 7 x + 2 0 ( x − 2 )( 2 x − 5 ) 2 x 2 − 9 x + 10 2x − 5 1 = lim =− = lim 2 x → 2 ( x − 2 )( 3 x − 1) x → 2 3x − 1 3 x − 7x + 2 5 c) lim x →−4 lim 3 x 3 + 12 x 2 − x − 4 0 → 3 2 x + 7 x + 14 x + 8 0 3 x 3 + 12 x 2 − x − 4 x →−4 x 3 + 7 x 2 + 14 x + 8 = lim x →−4 = lim x →−4 d) lim x →5 lim x →5 398 ( x + 4 )( 3 x 2 − 1) ( x + 4 )( x 2 + 3 x + 2 ) = 3x 2 − 1 47 = 2 x + 3x + 2 6 x 3 − 9 x 2 + 15x + 25 0 → 3 2 x − 5x + 2 x − 10 0 x 3 − 9 x 2 + 15 x + 25 x 3 − 5x 2 + 2 x − 10 = lim x →5 ( x − 5 )(( x 2 − 4 x − 5 ) ( x − 5 )( x 2 + 2 ) = lim x →5 x2 − 4x − 5 x2 + 2 =0 SOLUCIONARIO e) lim x →2 lim x →2 9 2 x 2 − 11 x + 14 0 → 2 4 x − 16 x + 16 0 2x − 7 3 2 x 2 − 11 x + 14 ( x − 2 )( 2 x − 7 ) = lim →− = lim 2 → 2 x x → 2 4x − 8 0 ( x − 2 )( 4 x − 8 ) 4 x − 16 x + 16 lim− x →2 2 x 2 − 11 x + 14 = +` 4 x 2 − 16 x + 16 lim+ x →2 2 x 2 − 11x + 14 = −` 4 x 2 − 16 x + 16 x3 + x2 − x −1 0 → 3 2 x →−1 x + 2 x + x 0 f ) lim x −1 x3 + x2 − x −1 ( x + 1)2 ( x − 1) = lim =2 lim = 2 3 2 x →−1 x →−1 x + 2 x + x x →−1 x ( x + 1) x lim 061 Dada la función: f (x) = 2 x 2 + 3x − 2 x2 − 4 determina los siguientes límites. a) lim f ( x ) b) lim f ( x ) x →+ ` a) c) x →1 lim f ( x ) x →−` d) lim f ( x ) x →−2 lim f ( x ) = 2 x →+ ` b) lim f ( x ) = −1 x →1 c) lim f ( x ) = 2 x → −` 0 0 2 2x − 1 5 2 x + 3x − 2 ( x + 2 )( 2 x − 1) = = lim lim = lim 2 x →−2 x − 2 x →−2 x →−2 ( x + 2 )(( x − 2 ) 4 x −4 d) lim f ( x ) → x →−2 062 Encuentra el límite de la función cuando x tiende a 0 y cuando x tiende a 3. x4 x 3 − 3x 2 Especifica el valor de los límites laterales, si es necesario. f (x) = lim 0 x4 → 3 2 x − 3x 0 lim 81 x4 → 3 2 x − 3x 0 x →0 x →3 lim x →0 x4 x2 = =0 lim x →0 x − 3 x 3 − 3x 2 x4 = − ` 3 2 x →3 x − 3x x4 . → No existe lim 3 x →3 x − 3 x 2 x4 lim 3 = + ` 2 x → 3+ x − 3 x lim− 399 Límite de una función 063 Determina el límite, y comprueba el resultado con la calculadora. 3x 2 − 4 x lim − 3 x x →+` x+2 3x 2 − 4 x lim − 3 x → ` − ` x→ +` x+2 3x 2 − 4 x −10 x = −10 − 3x = lim lim x → + ` x + 2 x→ +` x+2 064 Observa las tablas de valores de la función. 4 x 2 − 5x f (x) = 2x2 + 7 x 1 10 100 1.000 10.000 f (x) −0,11 1,69 1,974 1,9975 1,99975 x −1 1 −10 2,17 −100 2,024 −1.000 2,0025 −10.000 2,00025 f (x) ¿Es cierto que y = 2 es una asíntota? Cuando x tiende a + `, ¿está la función por encima o por debajo de la asíntota? ¿Qué sucede cuando x tiende a −`? Sí, es cierto que y = 2 es una asíntota horizontal. Cuando x tiende a +`, la función está por debajo de la asíntota. Cuando x tiende a −`, la función está por encima de la asíntota. 065 Decide si la función y = respecto de esa asíntota. lim x → +` 3 − 2x tiene alguna asíntota horizontal, y sitúa la función x +1 3 − 2x = −2 → La función tiene una asíntota horizontal: y = −2. x +1 Si x = 1.000, f (x) > −2, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) < −2, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. 066 Observa las tablas de valores de la función. f (x) = 400 3x + 1 x −3 x 2 2,5 2,9 2,99 2,999 2,9999 f (x) −7 −17 −97 −997 −9.997 −99.997 x 3,0001 3,001 3,01 3,1 3,5 f (x) 100.003 10.003 1.003 103 23 SOLUCIONARIO 9 ¿Es cierto que x = 3 es una asíntota vertical? Cuando x tiende a 3 por la izquierda, ¿la rama infinita de la función tiende a + ` o −`? ¿Qué sucede cuando x tiende a 3 por la derecha? Sí, es cierto que x = 3 es una asíntota vertical. Cuando x tiende a 3 por la izquierda, la rama infinita de la función tiende a −`. Cuando x tiende a 3 por la derecha, la rama infinita de la función tiende a +`. 067 1 tiene alguna asíntota vertical, x − 3x − 4 y estudia sus ramas infinitas próximas a esas asíntotas. Decide si la función y = 2 Dom f = R − {−1, 4} 1 1 lim 2 → x →−1 x − 3 x − 4 0 1 = + ` x →−1 x − 3 x − 4 → La función tiene una asíntota vertical en x = −1. 1 lim+ 2 = −` x →−1 x − 3 x − 4 Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a +`, y por la derecha, a −`. lim − lim x→4 2 1 1 → x − 3x − 4 0 2 1 = − ` x → 4 x − 3x − 4 → La función tiene una asíntota vertical en x = 4. 1 = + ` lim 2 x → 4+ x − 3 x − 4 Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha, a +`. lim− 068 2 Observa la tabla de valores de la función. f (x) = 4x 2 + 6x 2x − 3 x 10 100 1.000 10.000 f (x) 27,06 206,09 2.006,009 20.006,0009 Esta es la tabla de valores de la recta y = 2x + 6. x 10 100 1.000 10.000 y = 2x + 3 26 206 2.006 20.006 ¿Es cierto que la recta es una asíntota de la otra función? ¿Qué posición tienen cuando x tiende a + `? Investiga la posición relativa de ambas cuando x tiende a −`. Sí, es cierto que y = 2x + 3 es una asíntota oblicua. Cuando x tiende a +`, la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − 2x − 3 > 0, y cuando x tiende a −` la función está por encima de la asíntota. 401 Límite de una función 069 Comprueba si la recta y = x + 3 es una asíntota oblicua de la función y = En caso afirmativo, decide la posición que ocupa una respecto de la otra. x 2 + 5x . x +2 f ( x) x 2 + 5x = lim 2 =1 x → +` x x → +` x + 2 x → La función tiene una asíntota x 2 + 5xx 3x oblicua: y = x + 3. lim = 3 − x = lim x → + ` x + 2 x → + ` x + 2 lim Si x = 1.000, f (x) − x − 3 < 0, y cuando x tiende a +` la función está por debajo de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − x − 3 > 0, y cuando x tiende a −` la función está por encima de la asíntota. 070 Calcula las asíntotas oblicuas de las funciones y su posición relativa respecto de ellas. 2x2 + 4 2x2 + 4 a) f ( x ) = b) f ( x ) = 2+ x x −1 f ( x) 2x 2 + 4 = lim = 2 x → +` x x → +` x 2 − x a) → La función tiene una asíntota 2x 2 + 4 4 + 2x oblicua: y = 2x + 2. − 2 x = lim = 2 lim x → + ` x − 1 x → + ` x −1 lim Si x = 1.000, f (x) − 2x − 2 > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − 2x − 2 < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. f ( x) 2x 2 + 4 = lim = 2 x → +` x x → +` 2x + x 2 b) → La función tiene una asíntota 2x 2 + 4 4 − 4x oblicua: y = 2x − 4. = −4 lim − 2 x = lim x → + ` x − 1 x → + ` 2+ x lim Si x = 1.000, f (x) − 2x + 4 > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − 2x + 4 < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. 071 Determina todas las asíntotas de las funciones, y sitúa sus ramas infinitas. a) f ( x ) = 2 − 6x x +3 d) f ( x ) = 3 x −1 b) f ( x ) = 3x 2 + 2 x x +1 e) f ( x ) = x3 x 2 − 5x + 6 f ) f (x) = x x + x +1 c) f ( x ) = 402 4x 3 x −5 2 SOLUCIONARIO 9 2 − 6x 20 → x →−3 x + 3 0 a) lim 2 − 6x = − ` x →−3 x+3 → La función tiene una asíntota vertical en x = −3. 2 − 6x lim = + ` x →−3+ x + 3 Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha, a +`. lim − lim x→ +` 2 − 6x = −6 → La función tiene una asíntota horizontal: y = −6. x+3 Si x = 1.000, f (x) > −6, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000 → f (x) < −6, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. Al tener una asíntota horizontal, la función no tiene asíntota oblicua. 3x 2 + 2 x 1 → x →−1 x +1 0 b) lim 3x 2 + 2 x = − ` x →−1 x +1 → La función tiene una asíntota vertical en x = −1. 2 3x + 2 x lim + = + ` x →−1 x +1 Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha, a +`. 3x 2 + 2 x lim = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x → +` x +1 3x 2 + 2 x f(x) = lim =3 lim 2 ` → + x → +` x x +x x → La función tiene una asíntota 3x 2 + 2 x − x oblicua: y = 3x −1. = −1 − 3 x = lim lim x → + ` x → + ` x + 1 x +1 Si x = 1.000, f (x) − 3x + 1 > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − 3x + 1 < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. lim − 4x3 500 → x →5 x − 5 0 3 4x = − ` lim− x →5 x − 5 → La función tiene una asíntota vertical en x = 5. 4x3 lim+ = + ` x →5 x − 5 Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha, a +`. c) lim lim 4x3 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x −5 lim 4x3 = + ` → La función no tiene asíntota oblicua. x 2 − 5x x → +` x → +` 403 Límite de una función d) lim x →1 3 3 → x −1 0 3 = − ` x →1 x − 1 → La función tiene una asíntota vertical en x = 1. 3 = + ` lim+ x →1 x − 1 lim− Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha, a +`. lim x → +` 3 = 0 → La función tiene una asíntota horizontal: y = 0. x −1 Si x = 1.000, f (x) > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. Al tener una asíntota horizontal, la función no tiene asíntota oblicua. e) lim x →2 8 x3 → 2 x − 5x + 6 0 x3 = + ` x → 2 x − 5x + 6 → La función tiene una asíntota vertical en x = 2. 3 x = − ` lim 2 x → 2+ x − 5 x + 6 lim− 2 Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a +`, y por la derecha, a −`. lim x →3 27 x3 → 2 x − 5x + 6 0 x3 = − ` 2 x → 3 x − 5x + 6 → La función tiene una asíntota vertical en x = 3. 3 x = + ` lim+ 2 x → 3 x − 5x + 6 lim− Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha, a +`. lim x → +` x3 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x 2 − 5x + 6 x3 =1 3 2 x → +` x x → + ` x − 5x + 6x → La función tiene una 3 2 x 5 6 − x x lim 2 − x = lim 2 = 5 asíntota oblicua: y = x + 5. x → + ` x − 5x + 6 x → + ` x − 5 x + 6 lim f ( x) = lim Si x = 1.000, f (x) − x − 5 > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − x − 5 < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. 404 SOLUCIONARIO 9 f ) Dom f = R → La función no tiene asíntota vertical. lim x → +` x = 0 → La función tiene una asíntota horizontal: y = 0. x + x +1 2 Si x = 1.000, f (x) > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. Al tener una asíntota horizontal, la función no tiene asíntota oblicua. 072 Obtén todas las ramas infinitas y las asíntotas de las funciones, y decide la posición que tienen entre sí. a) f ( x ) = b) f ( x ) = c) f ( x ) = d) f ( x ) = x 3 − 7x + 1 2 x 2 − 5x 3 x 3 − 7x + 1 2x2 − 8 x 3 − 7x + 1 2x2 + 8 x 3 − 7x + 1 2x + 8 2 a) Dom f = R − 0 , 5 lim x →0 x 3 − 7x + 1 1 → 2 3 2 x − 5x 0 x 3 − 7x + 1 = + ` x →0 2x 2 − 5x 3 → La función tiene una asíntota vertical en x = 0. x 3 − 7x + 1 lim+ = + ` x →0 2 x 2 − 5x 3 lim− Las dos ramas infinitas de la función tienden a +`. lim x→ 2 5 x 3 − 7x + 1 −1, 736 → 2 3 2 x − 5x 0 x 3 − 7x + 1 = − ` 2 3 2 − 2 x 5 x x→ 2 5 → La función tiene una asíntota vertical en x = . x 3 − 7x + 1 5 = + ` lim+ 3 2 2 x 2 − x 5 x→ 5 lim− Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha tiende a +`. 405 Límite de una función lim x → +` x 3 − 7x + 1 1 1 = − → La función tiene una asíntota horizontal: y = − . 2 3 2 x − 5x 5 5 1 Si x = 1.000, f ( x ) < − , y cuando x tiende a +` la función está 5 por debajo de la asíntota. 1 Si x = −1.000, f ( x ) > − , y cuando x tiende a −` la función 5 está por encima de la asíntota. Al tener una asíntota horizontal, la función no tiene asíntota oblicua. b) Dom f = R − {−2, 2} lim x →−2 x 3 − 7x + 1 7 → 2 2x − 8 0 x 3 − 7x + 1 = + ` x →−2 2x2 − 8 → La función tiene una asíntota vertical en x = −2. 3 x − 7x + 1 lim + = − ` 2 x →−2 2x − 8 lim − Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a +`, y por la derecha tiende a −`. lim x →2 x 3 − 7x + 1 −5 → 2 2x − 8 0 x 3 − 7x + 1 = + ` x →2 2x 2 − 8 → La función tiene una asíntota vertical en x = 2. x 3 − 7x + 1 = − lim+ ` x →2 2x 2 − 8 lim− Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a +`, y por la derecha tiende a −`. lim x → +` x 3 − 7x + 1 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. 2x 2 − 8 La función tiene f ( x) x 3 − 7x + 1 1 lim = lim = x → +` x x → + ` 2x 3 − 8 x 2 → una asíntota oblicua: x 3 − 7 x + 1 1 1 −3 x + 1 y = x. lim = 0 − x lim = 2 2 x → + ` 2x − 8 2 x → + ` 2 x − 8 2 1 Si x = 1.000, f ( x ) − x < 0 , y cuando x tiende a +` la función está 2 por debajo de la asíntota. 1 x > 0 , y cuando x tiende a −` la función 2 está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f ( x ) − 406 SOLUCIONARIO 9 c) Dom f = R → La función no tiene asíntota vertical. x 3 − 7x + 1 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x → +` 2x2 + 8 f ( x) x 3 − 7x + 1 1 La función tiene = lim = lim 3 x → +` x x → +` 2 x + 8 x 2 → una asíntota oblicua: x 3 − 7x + 1 1 1 −11x + 1 y = x. lim = 0 lim = x − 2 2 x → + ` x → + ` 2x + 8 2x + 8 2 2 lim 1 x < 0 , y cuando x tiende a +` la función está 2 por debajo de la asíntota. Si x = 1.000, f ( x ) − 1 x > 0 , y cuando x tiende a −` la función 2 está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f ( x ) − d) Dom f = R − {−4} x 3 − 7x + 1 −35 lim → x →−4 2x + 8 0 x 3 − 7x + 1 = + ` lim − x →−4 2x + 8 → La función tiene una asíntota vertical en x = −4. x 3 − 7x + 1 = − ` lim + x →−4 2x + 8 Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a +`, y por la derecha tiende a −`. lim x → +` lim x → +` 073 x 3 − 7x + 1 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. 2x + 8 f ( x) x = lim x → +` x 3 − 7x + 1 = + ` → La función no tiene asíntota oblicua. 2x2 + 8 x Halla las asíntotas de estas funciones, y la posición de las ramas infinitas. a) f ( x ) = x 3 − 6x 2 + 12 x − 8 x +3 d) f ( x ) = x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 x2 − 4 b) f ( x ) = x 3 − 6x 2 + 12 − 8 x2 + x −6 e) f ( x ) = x 3 − 6x 2 + 12 x − 8 ( x − 2 )2 c) f ( x ) = x 3 − 6x 2 + 12 x − 8 x −2 f ) f (x) = x 3 − 6x 2 + 12 x − 8 x2 + 4 a) Dom f = R − {−3} x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 −125 lim → x →−3 x+3 0 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` x →−3 x+3 → x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = − ` lim + x →−3 x+3 lim − La función tiene una asíntota vertical en x = −3. Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a +`, y por la derecha tiende a −`. 407 Límite de una función lim x → +` x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x+3 f ( x) lim x → +` x oblicua. = lim x → +` x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` → La función no tiene asíntota x 2 + 3x b) Dom f = R − {−3, 2} x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 −125 → 2 x + x −6 0 lim x →−3 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = − ` 2 x →−3 x + x −6 → La función tiene una asíntota vertical 3 2 x − 6 x + 12 x − 8 = + ` lim + 2 x →−3 x + x −6 en x = −3. Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha tiende a +`. lim − lim x →2 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 0 → 2 x + x −6 0 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 ( x − 2 )( x 2 − 4 x + 4 ) =0 lim = x →2 x →2 ( x − 2 )( x + 3 ) x2 + x − 6 → La función no tiene asíntota vertical en x = 2. lim x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x → +` x2 + x − 6 f ( x) x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 =1 = lim lim 3 2 x → +` x x → +` x + x − 6x 2 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 7 18 8 x x − + − lim = −7 − x = lim 2 2 x → + ` x + x −6 x + x −6 x → + ` → La función tiene una asíntota oblicua: y = x − 7. lim Si x = 1.000, f (x) − x + 7 > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − x + 7 < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. c) Dom f = R − {2} lim x →2 0 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 → 0 x −2 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 ( x − 2 )( x 2 − 4 x + 4 ) = 0 → La función = lim x →2 x →2 x −2 x −2 no tiene asíntota vertical en x = 2. lim lim x → +` lim x → +` x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x −2 f ( x) x oblicua. 408 = lim x → +` x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` → La función no tiene asíntota x2 − 2x SOLUCIONARIO 9 d) Dom f = R − {−2, 2} x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 −64 → 2 x →−2 x −4 0 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = − lim − ` x →−2 x2 − 4 → La función tiene una asíntota vertical 3 2 x − 6 x + 12 x − 8 lim + = + ` 2 x →−2 x −4 lim en x = −2. Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha tiende a +`. lim x →2 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 0 → 2 x −4 0 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 ( x − 2 )( x 2 − 4 x + 4 ) = 0 → La función lim = x →2 x →2 ( x − 2 ) ( x + 2) x2 − 4 no tiene asíntota vertical en x = 2. lim lim x → +` x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x2 − 4 f ( x) x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 1 = lim = x → +` x x → +` x 3 − 4x 2 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 −6x + 16x − 8 lim = −6 − x = lim 2 2 x → + ` x → + ` x −4 x −4 lim → La función tiene una asíntota oblicua: y = x − 6. Si x = 1.000, f (x) − x + 6 > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − x + 6 < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. e) Dom f = R − {2} x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 0 lim → 2 x →2 ( x − 2) 0 ( x − 2)3 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = 0 → La función no tiene asíntota = lim x →2 x →2 ( x − 2 ) 2 ( x − 2)2 vertical en x = 2. lim lim x → +` x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. ( x − 2)2 f ( x) x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 =1 = lim x → +` x x → +` x 3 − 4x 2 + 4x → La función 2 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 −2x + 8x − 8 = lim 2 lim x − = − x → + ` x 2 − 4x + 4 x → + ` x 2 − 4x + 4 lim tiene una asíntota oblicua: y = x − 2. f (x) − x + 2 = 0 → La expresión de la función coincide con la ecuación de la asíntota salvo en x = 2. 409 Límite de una función f ) Dom f = R → La función no tiene asíntota vertical. x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x → +` x2 + 4 f ( x) x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 lim = lim =1 3 x → +` x x → +` x + 4x 2 x 3 − 6 x 2 + 12 x − 8 + − 6 x 8 x 8 − lim − x = lim = −6 2 2 x → + ` x → + ` x +4 x +4 → La función tiene una asíntota oblicua: y = x − 6. Si x = 1.000, f (x) − x + 6 > 0, y cuando x tiende a +` la función está por encima de la asíntota. Si x = −1.000, f (x) − x + 6 < 0, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. lim 074 Calcula las ramas infinitas y asíntotas de las funciones. a) y = x 2 + 5x − 1 b) y = 2 x − 1 c) y = log x d) y = tg x a) Dom f = R → La función no tiene asíntota vertical. lim ( x 2 + 5x − 1) = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x → +` lim x → +` f ( x) x = lim x → +` x 2 + 5x − 1 = + ` → La función no tiene asíntota oblicua. x b) Dom f = R → La función no tiene asíntota vertical. lim ( 2 x − 1) = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x → +` lim x → +` 2x − 1 f ( x) = lim = + ` → La función no tiene asíntota oblicua. x → +` x x c) Dom f = (0, +`) lim+ log x = − ` → La función tiene una asíntota vertical en x = 0. x →0 La rama infinita de la función tiende a −`. lim log x = + ` → La función no tiene asíntota horizontal. x → +` lim x → +` log x f ( x) = lim = 0 → La función no tiene asíntota oblicua. x → +` x x π d) Dom f = R − + k π , k ∈ 2 1 lim tg x → π 0 x→ 2 lim− tg x = + ` π 2 → La función tiene una asíntota vertical en x = π . lim+ tg x = − ` 2 π x→ 2 Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a +`, y por la derecha, a −`. Al ser una función periódica, de período π, todos los puntos que no pertenecen al dominio son asíntotas del mismo tipo. Por tanto, la función no tiene asíntotas horizontales ni oblicuas. x→ 410 9 SOLUCIONARIO 075 Encuentra las asíntotas de las funciones. 2 x − 3 a) y = x 2 x − 3 x a) f ( x ) = −2 x + 3 x b) y = 2x 4 − x2 3 2 3 si x < 2 si x ≥ Dom f = R − {0} −2 x + 3 3 lim → x →0 x 0 −2 x + 3 = − ` x →0 x → La función tiene una asíntota vertical en x = 0. −2 x + 3 lim+ = + ` x →0 x Por la izquierda la rama infinita de la función tiende a −`, y por la derecha, a +`. lim− 2x − 3 = 2 → La función tiene una asíntota horizontal: y = 2. x → +` x Si x = 1.000, f (x) < 2, y cuando x tiende a +` la función está por debajo de la asíntota. lim −2x + 3 = −2 → La función tiene una asíntota horizontal: y = −2. x → +` x Si x = −1.000, f (x) < −2, y cuando x tiende a −` la función está por debajo de la asíntota. Al tener asíntotas horizontales, la función no tiene asíntotas oblicuas. lim b) Dom f = (−2, 2) 2x = −` → La función tiene una asíntota vertical en x = −2. lim + x →−2 4 − x2 La rama infinita de la función tiende a −`. 2x = + ` → La función tiene una asíntota vertical en x = 2. lim − x →2 4 − x2 La rama infinita de la función tiende a +`. Dado el dominio de la función, no tienen sentido los límites en el infinito, y la función no tiene asíntotas horizontales ni oblicuas. 076 Observa la gráfica de la función y determina estos límites. lim− f ( x ) x →0 lim f ( x ) x →2− lim+ f ( x ) x →0 lim f ( x ) x →3 Y f (x) lim f ( x ) x →0 lim f ( x ) 1 x →2 1 X Estudia la continuidad de la función f (x). 411 Límite de una función lim f ( x ) = 2 lim f ( x ) = 2 lim f ( x ) = 2 x →0+ x →0− lim f ( x ) = 3 x →0 lim f ( x ) = 3,5 x →2− lim f ( x ) = 3 x →3 x →2 La función es continua salvo en x = 2, ya que no existe f(2). 077 Completa la tabla para la función. f (x) = x2 − 2x − 3 x −3 Comprueba que su límite, cuando x tiende a 3, es: lim f ( x ) = 4 x →3 ¿Cuánto vale f (3)? Haz una representación de la función. ¿Qué diferencia hay entre las gráficas de f (x) y de y = x + 1? x 2,5 2,9 2,999 3,001 3,01 3,1 3,5 f(x) 3,5 3,9 3,999 4,001 4,01 4,1 4,5 No existe f(3). Y 4 3 X La gráfica de f(x) coincide con la gráfica de la recta y = x + 1, salvo en el punto x = 3. 078 Dibuja una función que sea continua, salvo en x = −1, que tenga un salto infinito y que tenga en x = 3 un salto finito. Respuesta abierta. Y 2 3 412 X SOLUCIONARIO 079 9 Dibuja una función cuyo domino sea [0, + `), y que presente un punto de discontinuidad evitable en x = 4. Respuesta abierta. Y 1 1 080 4 X Determina los puntos de discontinuidad de las siguientes funciones. x +2 x − 7x + 12 a) y = 1 x +3 e) y = b) y = x +2 x − x + 12 f) y = x −5 2 2 c) y = 4+x g) y = x2 − 2x − 8 d) y = 4 − 3x − x 2 h) y = x2 − 2x + 8 a) Dom f = R − {−3} 1 x lim → x → −3 x + 3 0 1 = − ` x →−3 x + 3 → No existe lim f ( x ) , y x = −3 es un punto x →−3 1 lim + = + ` de discontinuidad inevitable de salto infinito. x →−3 x + 3 lim − b) Dom f = R → No hay puntos de discontinuidad. c) Dom f = [−4, +`) → No hay puntos de discontinuidad. d) Dom f = [−4, 1] → No hay puntos de discontinuidad. e) Dom f = R − {3, 4} x+2 5 lim 2 → x → 3 x − 7 x + 12 0 x +2 = + ` x → 3 x − 7 x + 12 → No existe lim f ( x ), y x = 3 es un punto x →3 x +2 lim+ 2 = − ` de discontinuidad inevitable de salto infinito. x → 3 x − 7 x + 12 lim− 2 413 Límite de una función lim x→4 x+2 6 → x − 7 x + 12 0 2 x+2 = − ` x → 4 x − 7 x + 12 → No existe lim f ( x ) , y x = 4 es un punto x→4 x+2 lim+ 2 = + ` de discontinuidad inevitable de salto infinito. x → 4 x − 7 x + 12 lim− 2 f ) Dom f = [5, +`) → No hay puntos de discontinuidad. g) Dom f = (−`, −2] ∪ [4, +`) → No hay puntos de discontinuidad. h) Dom f = R → No hay puntos de discontinuidad. 081 Estudia la continuidad de las funciones en x = 3, y si presentan discontinuidad, decide de qué tipo de discontinuidad se trata. x + 3 a) f ( x ) = 6 2 x − 2 x + 3 12 x −1 b) f ( x ) = 6 x − 2 si x < 3 si x = 3 si x > 3 12 ( ) = f x d) x −3 x − 15 si x < 3 x + 1 e) f ( x ) = x − 1 −2 si x = 3 si x > 3 ln ( x − 2 ) c) f ( x ) =−2 sen ( x − 3 ) si x < 3 si x ≥ 3 si x ≠ 3 si x = 3 si x < 3 si x = 3 si x > 3 a) f (3) = 6 → lim f ( x ) = 6 2 x →3 lim+ f ( x ) = lim+ ( x − 2x + 3 ) = 6 x →3 x →3 lim f ( x ) = lim− ( x + 3 ) = 6 x → 3− x →3 Como f (3) = lim f ( x ), la función es continua en x = 3. x →3 b) f (3) = 6 12 = 6 x →3 x →3 x − 1 → No existe lim f ( x ), y la función no es continua lim+ f ( x ) = lim+ ( x − 2 ) = 1 en x = 3. x →3 x →3 x →3 Se trata de un punto de discontinuidad inevitable de salto finito. lim− f ( x ) = lim− c) f (3) = −2 lim f ( x ) = lim− (ln ( x − 2) ) = 0 x →3 → lim f ( x ) = 0 x →3 lim+ f ( x ) = lim+ sen ( x − 3 ) = 0 x →3 x →3 x → 3− Como f (3) lim f ( x ), la función no es continua en x = 3. x →3 Se trata de un punto de discontinuidad evitable. 414 SOLUCIONARIO 9 d) f (3) = −12 12 = − ` x →3 x →3 x − 3 → No existe lim f ( x ), y la función no es x →3 lim+ f ( x ) = lim+ ( x − 15) = −12 x →3 x →3 continua en x = 3. lim− f ( x ) = lim− Se trata de un punto de discontinuidad inevitable de salto infinito. e) f (3) = −2 lim f ( x ) = lim x →3 x →3 Como f (3) x +1 =2 x −1 lim f ( x ), la función no es continua en x = 3. x →3 Se trata de un punto de discontinuidad evitable. 082 ¿Qué valor debe tomar a para que las funciones sean continuas? 3 a) f ( x ) = x + 1 a −2 x − 7 2 x −1 b) f ( x ) = ax − 2 tg − π c) f ( x ) = 2x log ( ax + 7 ) si x < −2 si x = −2 si x > −2 si x ≤ −2 si x > −2 si x ≤ −2 si x > −2 a) f (−2) = a 3 = −3 → ∃ lim f ( x ) = −3 x →−2 x →−2 x + 1 x →−2 lim f ( x ) = lim + ( −2 x − 7 ) = −3 x →−2 x →−2+ lim − f ( x ) = lim − La función es continua si f (−2) = lim f ( x ) → a = −3. x →−2 b) f ( −2) = 2−3 = 1 8 1 x →−2 x →−2 8 lim + f ( x ) = lim + ( ax − 2 ) = −2 a − 2 x →−2 x →−2 lim − f ( x ) = lim − 2 x −1 = → ∃ lim f ( x ) si x →−2 17 1 = −2 a − 2 → a = − 8 16 c) f (−2) = 1 −π =1 x →−2 x →−2 2x lim f ( x ) = lim + log ( ax + 7 ) = log ( −2a + 7 ) x →−2+ x →−2 lim − f ( x ) = lim − tg → ∃ lim f ( x ) si 1 = log ( −2a + 7 ) → a = − x →−2 3 2 415 Límite de una función 083 Razona si la siguiente función es continua en x = 3 y en x = 0. 2 x − 1 y = 12 +3 x si x ≥ 3 si x < 3 f (3) = 7 12 + 3 = 7 → ∃ lim f ( x ) x →3 x →3 x x →3 x lim f ( x ) = lim+ ( 2 − 1) = 7 x → 3+ x →3 lim− f ( x ) = lim− Como f ( 3 ) = lim f ( x ), la función es continua en x = 3. x →3 No existe f(0). 12 lim− f ( x ) = lim− + 3 = − ` x →0 x →0 x → No existe lim f ( x ), y la función no es continua 12 x →0 lim+ f ( x ) = lim+ + 3 = + ` en x = 0. x →0 x →0 x Se trata de un punto de discontinuidad inevitable de salto infinito. 084 Estudia la continuidad en todo el dominio de las funciones. Determina los puntos de discontinuidad que presenta cada una de ellas. a) y = sen (x + π) b) y = ln (x + e) π c) y = tg x − 2 d) y = 2x−3 a) Dom f = R → No hay puntos de discontinuidad. b) Dom f = (−e, +`) → No hay puntos de discontinuidad. c) Dom f = R − {π + kπ, k ∈ } lim− tg x − x →π lim+ tg x − x →π π = + ` 2 → No existe lim f ( x ), la función no es continua x →π π = − ` en x = π. 2 Se trata de un punto de discontinuidad inevitable de salto infinito. Al ser una función periódica, de período π, todos los puntos en los que falla el dominio son puntos de discontinuidad inevitable de salto infinito. d) Dom f = R → No hay puntos de discontinuidad. 416 SOLUCIONARIO 085 9 Investiga si las funciones son continuas. log ( x + 7 ) a) f ( x ) = 1 5 x + 2 si x < 3 si x = 3 si x > 3 3 x + 5 2 b) f ( x ) = 0 x + 1 si x < −1 si x = −1 si x > −1 5 2− x c) f ( x ) = 5 x +1 2 + 1 si x < 1 si x = 1 si x > 1 a) Si x < 3: f (x) = log (x + 7) → Dom f = (−7, 3) → No hay puntos de discontinuidad. Si x = 3: f (3) = 1 lim f ( x ) = lim− (log ( x + 7 )) = 1 x →3 → ∃ lim f ( x ) = 1 5 x →3 lim+ f ( x ) = lim+ =1 x →3 x →3 x + 2 x → 3− Como f ( 3 ) = lim f ( x ), la función es continua en x = 3. x →3 5 → Dom f = (3, +`) → No hay puntos x+2 de discontinuidad. Si x > 3: f ( x ) = La función es continua en (−7, +`). b) Si x < −1: f ( x ) = 5 3x + 5 → Dom f = − , − 1 → No hay puntos 3 2 de discontinuidad. Si x = −1: f (−1) = 1 No existe lim f ( x ) , y la función no es 3x + 5 = 1 x →−1 x →−1 x →−1 2 → continua en x = −1. Se trata de un punto lim+ f ( x ) = lim+ ( x + 1) = 0 de discontinuidad inevitable de salto finito. x →−1 x →−1 lim− f ( x ) = lim− Si x > −1: f (x) = x + 1 → Dom f = (−1, +`) → No hay puntos de discontinuidad. 5 La función es continua en − , − 1 ∪ (−1, +`). 3 417 Límite de una función 5 → Dom f = (−`, 1) → No hay puntos de discontinuidad. 2− x Si x = 1: f (1) = 5 5 lim− f ( x ) = lim− = 5 → ∃ lim f ( x ) = 5 x →1 x →1 2 − x x →1 lim+ f ( x ) = lim+ ( 2 x +1 + 1) = 5 x →1 x →1 c) Si x < 1: f ( x ) = Como f ( 1) = lim f ( x ), la función es continua en x = 1. x →1 Si x > 1: f (x) = 2 x + 1 + 1 → Dom f = (1, +`) → No hay puntos de discontinuidad. La función es continua en R. 086 Estudia la continuidad de la siguiente función. log ( t + 7 ) g(t ) = 2 4 7 − t si t < 3 si t = 3 si t > 3 Si presenta puntos de discontinuidad, estudia el límite cuando t tiende a ellos y decide qué tipos de discontinuidades son. Si t < 3: g(x) = log (t + 7) → Dom f = (−7, 3) → No hay puntos de discontinuidad. Si t = 3: g(3) = 2 lim g ( t ) = lim− log ( t + 7 ) = 1 t →3 → lim g ( t ) = 1 4 t →3 lim+ g ( t ) = lim+ =1 t →3 t →3 7 − t t → 3− Como g (3 ) = lim g( t ), la función es continua en t = 3. t →3 Si t > 3: g ( t ) = 4 → Dom f = (3, +`) − {7} 7−t 4 = + ` t →7 t →7 7 − t → No existe lim g( t ) y la función no es t →7 4 lim+ g ( t ) = lim+ = − ` continua en t = 7. t →7 t →7 7 − t lim− g ( t ) = lim− Se trata de un punto de discontinuidad inevitable de salto infinito. La función es continua en (−7, 7) ∪ (7, +`). 087 Estudia la continuidad de las funciones. a) y = [x] b) y = 418 x x (Parte entera de x) 2 c) y = x − 1 d) y = 1 x − 1 2 SOLUCIONARIO 9 a) La función es continua salvo en los números enteros. lim f ( x ) = a − 1 f ( x) . Si a ∈ → → No existe xlim →a lim+ f ( x ) = a x →a Todos los números enteros son puntos de discontinuidad inevitable de salto finito. x → a− −1 si x < 0 b) f ( x ) = 1 si x > 0 No existe f (0). lim f ( x ) = −1 x → 0− → No existe lim f ( x ), y la función no es continua en x = 0. x →0 lim f ( x ) = 1 x → 0+ Se trata de un punto de discontinuidad inevitable de salto finito. La función es continua en R − {0}. x 2 − 1 si x < −1 o si x > 1 c) f ( x ) = 2 − x + 1 si −1 ≤ x ≤ 1 Si x = −1: f (−1) = 0 lim f ( x ) = lim− ( x 2 − 1) = 0 x →−1 → lim f ( x ) = 0 2 x →−1 lim+ f ( x ) = lim+ (− x + 1) = 0 x →−1 x →−1 Como f (−1) = lim f ( x ) , la función es continua en x = −1. x →−1− x →−1 Si x = 1: f (1) = 0 lim f ( x ) = lim− ( −x 2 + 1) = 0 x →1 → lim f ( x ) = 0 2 x →1 lim+ f ( x ) = lim+ ( x − 1) = 0 x →1 x →1 Como f (1) = lim f ( x ) , la función es continua en x = 1. x →1− x →1 La función es continua en R. 1 x 2 − 1 d) f ( x ) = 1 2 −x − 1 No existe f (−1). si x < −1 o si x > 1 si − 1 < x < 1 1 = + ` x →−1 x →−1 x − 1 → La función no es continua en x = −1. 1 lim+ f ( x ) = lim+ = + ` 2 x →−1 x →−1 − x + 1 Es un punto de discontinuidad inevitable de salto infinito. No existe f (1). 1 lim− f ( x ) = lim− = + ` 2 x →1 x →1 − x + 1 → La función no es continua en x = −1. 1 lim+ f ( x ) = lim+ 2 = + ` x →1 x − 1 x →1 Es un punto de discontinuidad inevitable de salto infinito. La función es continua en R − {−1, 1}. lim− f ( x ) = lim− 2 419 Límite de una función 088 Y Observa la gráfica de la función y determina los límites que se indican. a) lim f ( x ) x →−` 1 b) lim f ( x ) f (x) 1 x →+` c) lim f ( x ) x →−2 d) lim f ( x ) x →−1 a) b) 089 lim f ( x ) = + ` c) lim f ( x ) no existe. lim f ( x ) = 0 d) lim f ( x ) no existe. x → −` x →−2 x → +` x →−1 Calcula los límites indicados en la función definida a trozos. x 2 + 5x + 1 h( x ) = 3x 2 − 5x + 6 a) lim h( x ) x →−` b) lim h( x ) x →−1− si x ≥ −1 lim h( x ) x →−1+ d) lim h( x ) x →+` lim h ( x ) = lim ( x 2 + 5 x + 1) = + ` a) x → −` x → −` lim f ( x ) = lim− ( x 2 + 5x + 1) = −3 b) x →−1− x →−1 lim h ( x ) = lim+ ( 3 x 2 − 5x + 6 ) = 14 c) x →−1+ x →−1 lim h ( x ) = lim ( 3 x 2 − 5x + 6 ) = + ` d) 090 c) si x < −1 x → +` Calcula lim ( f x →3 x → +` g ), siendo las funciones: g(x ) = x + 2 f (x) = x2 −1 2 x 2 − 10x x2 + 4x + 3 ( x + 2 )2 − 1 = 2 x 2 − 2 x − 12 2 ( x + 2 )2 − 10 ( x + 2 ) x2 + 4x + 3 24 g ( x )) = lim 2 → x → 3 2 x − 2 x − 12 0 g ( x ) = f ( g ( x )) = f ( x + 2 ) = f lim (f x →3 x2 + 4x + 3 = − ` 2 x → 3 2 x − 2 x − 12 → No existe el límite. x2 + 4x + 3 lim+ = + ` x → 3 2 x 2 − 2 x − 12 lim− 420 X SOLUCIONARIO 091 9 Haz la gráfica aproximada de una función que cumpla las siguientes condiciones. • lim f ( x ) = 0 x →−` • lim f ( x ) = + ` x →−2− • lim f ( x ) = + ` x →+` • lim f ( x ) = − ` x →−2+ Respuesta abierta. Y 1 1 092 X Realiza la gráfica aproximada de una función que cumpla las siguientes condiciones. • lim g ( x ) = −` x →−` • lim− g ( x ) = 3 x →2 • lim+ g ( x ) = −2 x →2 • lim g ( x ) = 0 x →+` Respuesta abierta. Y 2 2 X 421 Límite de una función 093 Construye la gráfica aproximada de una función que cumpla estas condiciones. • lim h( x ) = 1 x →−` • lim− h( x ) = − ` x →0 • lim+ h( x ) = + ` x →0 • lim h( x ) = 1 x →+` Respuesta abierta. Y 1 1 094 X Representa tres funciones que cumplan que lim f ( x ) = 5 y cada una de estas x →3 condiciones. a) f(3) = 5 b) f(3) no existe. c) f(3) = 2 Respuesta abierta. a) Y 5 3 422 X SOLUCIONARIO b) 9 Y 5 c) 3 X 3 X Y 5 095 Dibuja una función continua que cumpla que f(x) es negativa si x > 3 y es positiva si x < 3. a) ¿Cuánto vale lim f ( x )? ¿Y f(3)? x →3 b) ¿Hay un posible resultado? Razona la respuesta. Respuesta abierta. Y 1 3 X a) lim f ( x ) = 0 x →3 f (3) = 0 b) Sí, porque si la función es continua tiene que verificarse que: lim f ( x ) = f (3) x →3 423 Límite de una función 096 Halla las asíntotas de estas funciones. f (x) = x2 − 4x + 4 x 2 − x −2 g(x ) = x 2 − 4x + 4 x 2 + x −2 Razona las diferencias entre ambas funciones. Dom f = R − {−1, 2} x2 − 4x + 4 9 → x →−1 x 2 − x − 2 0 lim x2 − 4x + 4 = + ` x →−1 x2 − x − 2 → La función tiene una asíntota vertical en x = −1. 2 x − 4x + 4 lim+ 2 = − ` x →−1 x − x −2 lim− lim x →2 x2 − 4x + 4 0 → 2 x − x −2 0 x2 − 4x + 4 ( x − 2 )2 lim = = 0 → La función no tiene una asíntota x →2 x 2 − x − 2 x → 2 ( x − 1)( x − 2 ) vertical en x = 2. lim lim x → +` x2 − 4x + 4 = 1 → La función tiene una asíntota horizontal: y = 1. x2 − x − 2 Al tener asíntotas horizontales, la función no tiene asíntotas oblicuas. Dom g = R − {−2, 1} lim x →−2 x2 − 4x + 4 16 → 2 x + x −2 0 x2 − 4x + 4 = + ` 2 x →−2 x + x −2 → La función tiene una asíntota vertical en x = −2. 2 x −4x +4 lim + 2 = − ` x →−2 x + x −2 lim − lim x →1 x 2 − 4x + 4 1 → 2 x + x −2 0 x2 − 4x + 4 = − ` x →1 x2 + x − 2 → La función tiene una asíntota vertical en x = 1. 2 x − 4x + 4 = + ` lim+ 2 x →1 x + x −2 lim− lim x → +` x2 − 4x + 4 = 1 → La función tiene una asíntota horizontal: y = 1. x2 + x − 2 Al tener asíntotas horizontales, la función no tiene asíntotas oblicuas. Las funciones f(x) y g(x) tienen distintas asíntotas verticales, porque los valores que anulan el denominador en cada una de ellas son diferentes. 424 SOLUCIONARIO 097 9 Escribe una función racional para cada caso. a) Que tenga x = 2 y x = −3 como únicas asíntotas. b) Sus únicas asíntotas son x = −2 e y = 3. c) Sus asíntotas son x = 4 e y = 2x −1. Respuesta abierta. 098 a) f ( x ) = x4 ( x − 2 )( x + 3 ) b) f ( x ) = 3x x+2 c) f ( x ) = 2 x 2 − 9x x−4 Calcula el valor de a para que el límite tenga valor finito: lim x →+` Con ese valor de a, halla b para que se verifique que: lim x →+ ` 2x2 + 3 − ax . x −1 2x2 + 3 − ax − b = 0 x −1 ¿Qué relación existe entre la función y = 2x2 + 3 y la recta y = ax + b? x −1 2x 2 + 3 2 x 2 + 3 − ax 2 + ax − ax = lim lim x → + ` x → +` x −1 x −1 El límite tiene valor finito si el grado del numerador es menor o igual que el denominador, por lo que a = 2. 2x 2 + 3 3 + 2 x − bx + 1 = 2−b = 0 → b = 2 lim − 2 x − b = lim x → + ` x → +` x −1 x −1 La recta y = 2x + 2 es la asíntota oblicua de la función y = 099 2x 2 + 3 . x −1 Se ha estimado que la población de zorros en una finca se rige 6t 2 + 3 por la fórmula z = 100 , donde z representa el número de zorros 2 + t2 y t es el tiempo transcurrido, en meses. El veterinario de la finca ha observado que, en los primeros seis meses, la población ha aumentado. Investiga si el crecimiento será indefinido, si tenderá a estabilizarse la población o si tenderá a disminuir. 6 t 2 + 3 = 600 lim 100 ⋅ t → + ` 2 + t 2 La población de zorros tenderá a estabilizarse. 425 Límite de una función 100 mc La famosa fórmula M = se debe a Einstein, y expresa la masa M de un c2 − v2 cuerpo en función de su velocidad v, siendo c la velocidad de la luz (300.000 km/s). Calcula el límite de la masa M cuando v tiende a c. A la vista de ese resultado, ¿crees que un cuerpo puede alcanzar esa velocidad? lim v →c mc c2 − v 2 = +` Para que la velocidad llegara a ser la de la luz el cuerpo debería tener una masa infinita. 101 Representa mediante una función definida a trozos la tarifa de un aparcamiento. APARCAMIENTO Horario: de 10:00 a 22:00 horas Tarifas: • Cada hora o fracción: 2 € • Más de 5 horas: 10 € • Estancia máxima: 12 horas a) Estudia su continuidad. b) Clasifica los puntos de discontinuidad, si los tuviera. Y 10 8 6 4 2 2 4 6 8 X a) La función no es continua en: x = 10 x = 11 x = 12 x = 13 x = 14 b) Los puntos son de discontinuidad inevitable de salto finito. 426 SOLUCIONARIO 9 PARA FINALIZAR… 102 Calcula el valor de k para que el siguiente límite sea un número real: lim x →2 x 2 + kx + 2 x2 − 4 Para el valor de k obtenido, ¿cuánto vale el límite? lim x →2 x 2 + kx + 2 2k + 6 → 2 x −4 0 Si k = −3, entonces la indeterminación es: Así, el límite vale: lim x →2 103 0 0 ( x − 2 )( x − 1) x 2 − 3x + 2 1 = = lim 2 x → 2 ( x − 2 )( x + 2 ) x −4 4 Calcula los límites. a) lim x ⋅ sen x →0 1 x b) lim x →` 1 ⋅ cos x x Aunque no sepamos el valor que toman el seno y el coseno de un ángulo cuando el ángulo tiende a infinito, sí sabemos que es una cantidad acotada, pues tanto el seno como el coseno de un ángulo tienen un valor comprendido en [−1, 1], y al multiplicar por cero una cantidad acotada, el resultado es cero. a) lim x ⋅ sen x →0 104 1 =0 x b) lim x→ +` 1 ⋅ cos x = 0 x ¿Qué ocurrirá con las raíces de la ecuación ax 2 + bx + c = 0 si el coeficiente a tiende a cero y los coeficientes b y c son constantes, siendo b 0? Las soluciones de la ecuación son de la forma: x = lim a→0 lim −b + b 2 − 4 ac 0 → 2a 0 − b + b 2 − 4 ac a→0 = lim lim a→0 −b ± b 2 − 4 ac 2a −b − b 2 − 4 ac −2 b → →` 2a 0 b 2 − ( b 2 − 4 ac ) = 2a(− b − b 2 − 4 ac ) c 2c = lim =− a→0 b − b − b 2 − 4 ac a→0 2a 1 105 Comprueba que lim e x no existe. x →0 1 1 → No exiiste lim e x . x →0 = + ` lim− e x = 0 x →0 1 lim+ e x x →0 427 Límite de una función 106 Estudia la continuidad de cada una de las siguientes funciones. 2 x a) y = 1 5 x si x ≤ 0 x1 b) y = 5 2 x si x > 0 si x < 0 si x ≥ 0 x 2 ⋅ sen 1 si x 0 c) y = x si x = 0 0 a) f (0) = 1 1 x lim 5 = + ` x → 0+ lim 2 x = 1 x → 0− No existe lim f ( x ), y la función no es continua en x = 0. x →0 Se trata de un punto de discontinuidad inevitable de salto infinito. La función es continua en R − {0}. b) f (0) = 1 1 lim− 5 x = 0 x →0 lim+ 2 x = 1 x →0 No existe lim f ( x ), y la función no es continua en x = 0. x →0 Se trata de un punto de discontinuidad inevitable de salto finito. La función es continua en R − {0}. c) f (0) = 0 1 lim x 2 ⋅ sen = 0 x →0 x Al ser f (0 ) = lim f ( x ) , la función es continua en x = 0. x →0 Así, la función es continua en R. 107 Demuestra que la recta de ecuación y = de la hipérbola y2 x2 − = 1. a2 b2 b x es una asíntota a y2 b2 x 2 − a2 b2 x2 2 2 2 2 2 2 2 − = 1 → − = → = b x a y a b y a2 a2 b2 → y =± 428 b lim x → +` a x 2 − a2 − b a b lim x →+ ` a x 2 − a2 − b b x = lim ⋅ a x →+ ` a b2 x 2 − a2 b2 b =± 2 a a x → ` − ` = 0 x 2 − a 2 + x − a2 x 2 − a2 9 SOLUCIONARIO 108 Si medimos el ángulo x en radianes, demuestra que lim sen x x →0 x Si el ángulo x se mide en grados sexagesimales, entonces lim = 1. sen x x →0 Como la medida de la longitud del arco está comprendida entre la longitud de los segmentos AC y AB, entonces el área del sector circular está comprendida entre el área de los triángulos. Área de OAC < Área de sector < Área OAB R ⋅ R sen x 2 R 2 sen x 2 < πR2 ⋅ < R2 ⋅ x = π . 180 C x O B A R ⋅ R tg x x < 2π 2 R 2 tg x x < 2 2 Simplificamos dividiendo entre Dividimos entre sen x: sen x sen x → < sen x sen x R2 : sen x < x < tg x 2 tg x x < sen x sen x > sen x x > sen x → 1> sen x > 1 → lim sen x tg x x > cos x Hacemos límites con x → 0: lim 1 > lim x →0 x →0 sen x > lim cos x → 1 > lim x →0 sen x x →0 x que queríamos demostrar. x x →0 x = 1, que es lo Si x viene medido en grados: R ⋅ R sen x 2 < πR 2 ⋅ R ⋅ R tg x R 2 sen x R 2 tg x x πR 2 < < ⋅x< → 360 2 2 360 2 Simplificamos dividiendo entre R2 π ⋅ x < tg x : sen x < 2 180 Dividimos entre sen x: sen x tg x π π 1 x x < ⋅ < → 1< ⋅ < 180 sen x 180 sen x sen x sen x cos x 180 sen x → 1> ⋅ > cos x x π Hacemos límites con x → 0: lim 1 > lim x →0 x →0 sen x 180 sen x 180 >1 ⋅ > lim cos x → 1 > ⋅ lim x →0 x π π x →0 x sen x 180 → ⋅ lim =1 π x →0 x Y despejando, resulta que: lim x →0 sen x x = π 180 429