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Matemáticas Administrativas Límites y continuidad C O N T E N I D O N U C L E A R Estructura del Contenido nuclear Metodología de trabajo Presentación de la Unidad Competencia específica y propósitos Problemática Álgebra de límites Límite de una función y sus propiedades Límites de una función cuando la variable tiende al infinito Funciones continuas y discontinuas Conceptos relacionados a la continuidad y a la discontinuidad en una función Aplicación de funciones continuas y discontinuas Cierre de Unidad Recursos de apoyo para el aprendizaje Fuentes de consulta Recursos de apoyo para el aprendizaje Recuerda: Consultar la herramienta Foro de la unidad, en dicho espacio tu docente publicará la planeación de cada unidad. Revisar el documento Actividades. (Se encuentra en Material de apoyo) Metodología de trabajo A continuación se presenta el contenido del curso donde abordarás el estudio y problemática sobre la importancia y utilidad de los límites y continuidad en escenarios empresariales reales y que además forman parte de la vida diaria de cualquier profesionista, por ello, es importante que tu aprendizaje sea significativo. Con esta nueva metodología vivirás experiencias referentes a problemáticas y situaciones reales que te llevan desde el inicio a ubicar la importancia de los métodos cuantitativos en la toma de decisiones a nivel empresarial. Asimismo, el contenido nuclear representa el inicio de las temáticas que comprende este curso, por lo que es necesario que tu participación sea activa y constante en las actividades que tu docente en línea te proporcionará, mismas que deberás entregar en tiempo y forma. Recuerda que en esta modalidad tu aprendizaje es autogestivo, adicionalmente podrás contar con el apoyo de tu docente en línea, quien te apoyará para que puedas alcanzar las competencias de esta asignatura. Presentación de unidad En la unidad anterior viste el concepto de función y algunos de los diferentes tipos, así como su aplicación para describir el comportamiento de las diversas situaciones que se presentan dentro del área económico- administrativa, tales como ingresos, costos, utilidades y punto de equilibrio. En el presente tema estudiarás el concepto de límite y cómo describe de forma precisa el comportamiento de una función cuando los valores de la variable independiente están muy próximos, aunque nunca igual, a un valor constante y su utilidad en los procesos económico-administrativos, tales como rendimiento y producción máxima; asimismo, determinarás cuando una función es continua y su aplicación en procesos productivos y su impacto en los costos de producción. Determina el comportamiento de una función de acuerdo a los límites de la misma para conocer su impacto en los procesos económico-administrativos, mediante la aplicación de los teoremas de límites de una función y su relación con funciones continuas y discontinuas. Identificarás los elementos del álgebra de límites y teórico prácticos de la continuidad de una función. Aplicarás los elementos del álgebra de límites para determinar el alcance de un proceso desde el punto de vista económico-administrativo. Calcularás la continuidad de una función en relación a los puntos en los que el proceso de producción presenta una tendencia diferente de costos. Competencia específica Propósitos Problemática De no conocer lo anterior las empresas pueden no maximizar sus utilidades, ni minimizar sus costos, en consecuencia, podría llevarlas a comenzar a perder utilidades, participación de mercado, clientes e incluso cerrar. Resulta fundamental conocer lo que aporta una unidad adicional vendida o producida a las funciones de ingresos, costos y utilidades en una empresa, para determinar la eficiencia y eficacia en su operación. Para ello se debe utilizar el cálculo diferencial, cuyas bases se originan en la obtención de los límites y la continuidad de una función. Problemática Algebra de límites Con el álgebra de límites te puedes aproximar a un valor, ya sea un número cualquiera o el infinito, de manera exacta. Así, se puede decir que el límite de una función describe el comportamiento de una función f(x) conforme la variable independiente se aproxima a un valor constante. Se tiene la función y se requiere determinar su comportamiento cuando los valores de x tienden o se acercan a 1. Solución Se puede observar que la función no está definida en x = 1, esto es porque cuando x toma el valor de 1, la función tiende al infinito, ya que cualquier número dividido entre cero es igual a infinito. Sin embargo, sí se puede determinar el comportamiento o valores que va tomando la función cuando x → 1 (x tiende a 1), ya sea con valores más pequeños a uno o bien más grandes a uno: 1 > x > 1. Problemática Algebra de límites X Gráfica -0.5 0.166667 0.5 0.500000 0.6 -0.200000 0.7 -1.566667 0.8 -4.600000 0.9 -14.300000 0.95 -34.150000 0.98 -94.060000 0.999 -1994.0030 0.999 9 -19994.0003 1 ∞ 1.000 1 20006.0003 1.001 2006.003 1.01 206.03 1.1 26.3 1.5 11.5 Observa la siguiente representación gráfica: Como pudiste observar, conforme x se acerca a 1 la función es igual a ± 20000, dependiendo de si se va acercando por la derecha o por la izquierda a 1, es decir: En conclusión se tiene que: Cuando f(x) se acerca cada vez más a un número Límite (C), conforme x se aproxima a un valor constante “a” por cualquier lado, entonces C será el límite de la función y se escribe: Problemática Algebra de límites Operación para determinar los límites de una función: En la presente fórmula de álgebra de límites se puede observar que para evaluar el límite de una función sea f(x), g(x) o cualquiera, se tiene que sustituir en dicha función el valor del número hacia el cual tiende x y el resultado será siempre un número constante. Solución: Desarrollo En esta segunda fórmula se observa que para sumar o restar dos funciones evaluadas en el valor hacia el cual tiende x, se puede obtener de manera independiente el resultado de cada función al sustituir el valor de x en cada una y finalmente sumar o restar ambos resultados según sea el caso. En el siguiente caso se tiene que para multiplicar dos funciones evaluadas en el valor hacia el cual tiende x se puede obtener de manera independiente el resultado de cada función al sustituir el valor de x en cada una y finalmente multiplicar ambos resultados. C o n c l u s i ó n: El evaluar un límite de una función es tan simple como sustituir el valor hacia el cual tiende x en la función. El aplicar el álgebra de límites es únicamente aplicar las operaciones de suma, resta, multiplicación, división, raíz n-sima y elevar a una potencia en los resultados obtenidos de las funciones a las que ya se les ha sustituido el valor límite. Problemática En la siguiente fórmula se tiene que para dividir dos funciones evaluadas en el valor hacia el cual tiende x, se puede obtener de manera independiente el resultado de cada función al sustituir el valor de x en cada una y finalmente dividir ambos resultados. Algebra de límites En esta fórmula el valor hacia el cual tiende x se sustituye en la función y posteriormente se evaluará la potencia a la que está elevada la función. En esta última fórmula de igual manera sustituyes el valor de x en la función y posteriormente calculas la raíz n-sima a la que está elevada x. Problemática Límite de una función y sus propiedades Si se tiene una función constante f(x) = C, el límite de la función cuando x tienda a un valor “a” será siempre C, esto es: Para determinar el límite de la función: f(x) = 10, cuando x → 8. Y siguiendo el razonamiento de la fórmula general anterior, se tiene que: Existen diferentes límites de una función, a continuación se te muestra el limite de función y su procedimiento.Función constante Problemática Límite de una función y sus propiedades Función idéntica Si se considera la función idéntica f(x) = x cuando x tiende a un valor “a”, su límite será siempre el valor constante “a”, es decir: Para determinar el límite de la función: f(x) = x cuando x → 3. Y siguiendo el razonamiento de la fórmula general anterior, se tiene que: Problemática Límite de una función y sus propiedades Límites infinitos Cuando se tiene una función racional en la que q(x) se hace cero cuando x tiende a un valor constante “a”, entonces f(x) = ∞, es decir: Para determinar el límite de la función: cuando x → 1 sustituyendo el valor de x en la función, se tiene que: Problemática Límite de una función y sus propiedades Cualquier función Para determinar el límite de la función: f(x) cuando x → 0 y cuando x → 5. Sustituyendo el valor de x en la función para cada caso se tiene que: Para cualquier función f(x) se tiene que el límite de la función cuando x → a es el número constante que resulta de sustituir el valor de “a” en la función. Para determinar el límite de la función: cuando x → 0 y cuando x → 2. Sustituyendo el valor de x en la función se tiene que: f(x) = Y 1 2 Y Problemática Límite de una función cuando la variable tiende al infinito A continuación verás ejemplos para el cálculo de límite de una función cuando la variable independiente tiende al infinito. • El valor de la función puede crecer o decrecer indefinidamente, sin embargo, existen casos en los que la función adquiere valores reales. Cuando x → ∞ ¿Cuál será el límite de f(x) = 7x4 – 2x3 + x2 +100 cuando x →∞? Solución: al aplicar el límite infinito en la función se tiene que: Problemática Límite de una función cuando la variable tiende al infinito En una fábrica de electrodomésticos se tienen costos fijos de producción de $1’000,000.00 anuales y sus costos específicos son del orden de $430.00 por electrodoméstico. ¿Hasta qué punto puede reducir los costos promedio de producción al aumentar la producción indefinidamente? Solución: Se observa que la función de costo tendrá la forma C(x)=430x + 1’000,000, en donde x representa la cantidad de electrodomésticos producidos, de ahí que para determinar el costo promedio de producción se tendrá que dividir la función de costo entre el número de artículos a producir (x): Y si lo que se desea conocer es el costo promedio de producción cuando el nivel de producción se eleve indefinidamente se tiene que: Por lo tanto, el costo promedio de producción será de $430.00 cuando el nivel de fabricación de productos electrodomésticos crezca indefinidamente. Es importante notar que cuando se divide un número cualquiera entre ∞ el resultado siempre será cero, ya que el valor del divisor siempre será mucho más grande que el valor del número que se quiere dividir. Nota Problemática Límite de una función cuando la variable tiende al infinito El nivel de satisfacción (%) de clientes en un autoservicio de acuerdo al número de artículos comprados fue medido a través de la siguiente función: En donde x representa el número de artículos comprados. ¿Cuál será el nivel de satisfacción del cliente (%) conforme aumentan las compras del cliente? Solución: Si se considera que el cliente comprará un número infinito de artículos se puede observar cuál será el comportamiento del nivel de satisfacción del cliente en el punto más alto de sus compras: Con el fin de eliminar la indeterminación, en el caso de una función racional es conveniente dividir cada uno de los factores de la función entre la variable independiente con la potencia más alta, así se tiene que, para este caso en particular. Por lo que el nivel de satisfacción del cliente será del 83.33% y nunca podrá ser mayor a éste. Problemática Funciones continuas y discontinuas ¿A qué se refieren las funciones continuas y discontinuas? Son aquellas cuyas gráficas se pueden dibujar en un solo trazo, es decir, si no presentan cortes o puntos de discontinuidad. Es discontinua si hay puntos en los cuales existe una pequeña variación de la variable independiente, lo que genera un salto en los valores de la variable dependiente. Continuas Discontinuas Conceptos relacionados a la continuidad y a la discontinuidad en una función Según se pudo observar, al realizar el cálculo de límites de una función, no siempre el límite coincide con el valor de la función en el punto hacia el cual se aproxima la variable independiente, esto es fácil de detectar al graficar la función en los valores cercanos al límite, ya que la gráfica de la función se puede cortar o tener una interrupción en algún punto cercano al límite. Por ejemplo, se tiene la siguiente función: en la que se dice que x → 1, y que al graficar las coordenadas que van acercándose al límite se tiene la siguiente gráfica: En donde se observa que hay un punto exactamente cuando x = 1 en el que la gráfica de la línea ya no continúa con el resto de los valores, es decir, que hay una ruptura en la gráfica. Problemática Conceptos relacionados a la continuidad y a la discontinuidad en una función De ahí que se puede definir que una función es continua cuando no se presenta un corte en la línea que representa su gráfica, mientras que en una función discontinua se presentan cortes en la línea que representa la gráfica de la función. Así se tienen tres condiciones que permiten descubrir si una función es continua o discontinua: Una función será continua si f(x) está definida en x = a, es decir, que sus valores son reales. Una función será continua si el Límite de la función f(x) cuando x → a existe. Una función será continua si: Por lo que si una de las condiciones anteriores no se cumple, la función será discontinua. Operaciones con funciones continuas Si las funciones f(x) y g(x) son continuas en un punto a, entonces las funciones podrán sumarse, multiplicarse o dividirse (para g(x) ≠ 0 en el caso de división). Toda función polinomial es continua. Problemática Aplicación de funciones continuas y discontinuas Oferta y demanda. Un vendedor de aceites orgánicos en frascos de 250 ml vende aceite de uva a $90.00 cada frasco, pero si le compran más de 10 frascos el precio por frasco es de $85.00. ¿Qué se le podría recomendar al vendedor para que pueda conservar su escala de precios de mayoreo sin que se le presenten problemas económicos con su promoción? Solución: Si se define como p(x) a la función de precio de x frascos de aceite de uva, se tiene la siguiente función: El modelo gráfico que representa a esta función de oferta vs demanda es: Problemática Con lo que se observa que el precio de 10 frascos es de $900.00 y de 11 frascos es de $935.00, por lo que para evitar contradicciones, el precio de 11 frascos debe ser superior al de 10; si se dice que p es el precio de cada frasco de aceite cuando se compran más de 10 frascos, se debe cumplir que 11p > 900, es decir, p > 900/11 = $81.81, por lo tanto, el vendedor debe asignar un precio superior a $81.81 para cada frasco cuando le compren más de 10 frascos de aceite de uva. Aplicación de funciones continuas y discontinuas Problemática Cierre de Unidad En esta unidad estudiaste el concepto de límite y cómo es que describe, de forma precisa, el comportamiento de una función cuando los valores de la variable independiente están muy próximos a un valor constante, además de su utilidad en los procesos económico-administrativos, tales como rendimiento y producción máxima. También pudiste observar cuando una función es continua, su aplicación en procesos productivos y su impacto en los costos de producción. La solución de problemas de límites y continuidad de una función te permitirán determinar su impacto en los procesos económico- administrativos,como pudiste observar en los ejemplos que se te proporcionaron. Recursos de apoyo para el aprendizaje Se ha seleccionado una serie de recursos en línea con el fin de ofrecerte un panorama general de la unidad y alternativas en caso de que se te dificulte la comprensión de algún concepto o proceso. Si deseas saber más de estos temas se te sugiere revisar las siguientes ligas: Nota: Para algunas páginas deberás tener instalado el software Java para visualizar la información y realizar actividades. Universidad Técnica Particular de Loja (2009). Limite y sus propiedades ECTS (calculo I) (capítulo II). Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=OacQSQB7qLo&feature=related S.a. (2010). Definición de límite. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=G0soakUZqKE&feature=related https://www.youtube.com/watch?v=OacQSQB7qLo&feature=related https://www.youtube.com/watch?v=G0soakUZqKE&feature=related Fuentes de consulta Bibliografía básica: Chiang. (2006). Métodos fundamentales en economía matemática. (4° edición). Editorial México: McGraw-Hill. Harshbarger, R. J. & Reynolds, J. J. (2005). Matemáticas Aplicadas a la Administración, Economía y Ciencias Sociales (7° edición). México: McGraw-Hill. Leithold, L. (2006). El cálculo. (7ª edición). Oxford: Editorial Cúspide. Render, B., Stair, R., Hanna, M. (2006). Métodos cuantitativos para los negocios. México: Pearson Educación. Thomas. (2006). Cálculo de una Variable. Editorial Prentice Hall.. Fuentes de consulta Bibliografía complementaria: Cissell, R., Cissell, H. y Flaspohler, D. (1999). Matemáticas Financieras. (2ª edición). México: Editorial CECSA. García, E. (1998). Matemáticas Financieras por medio de Algoritmos, Calculadora Financiera y PC. México: Editorial McGraw-Hill. Hernández, A. (1998). Matemáticas Financieras Teoría y Práctica. (4ª edición). México: Ediciones Contables, Administrativas y Fiscales. Motoyuki, A. (2000). Matemáticas Financieras. Córdoba, Argentina: Despeignes Editora. Spiegel, M. R. (1994). Manual de Fórmulas y Tablas Matemáticas. Traducción de la 1° edición. México: McGraw-Hill.. Toledano y Castillo, M. A. y Himmelstine de Chavarria, L. E. (1984). Matemáticas Financieras. México: Editorial CECSA. Vidaurri, H. M. (2001). Matemáticas Financieras. (2ª edición). México: Ediciones Contables, Administrativas y Fiscales - Thomposn Learning.
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