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ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO GUÍAS DE TRABAJOS PRÁCTICOS N° 2 2021 ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO GUÍA 2: LÍMITES – ASÍNTOTAS - CONTINUIDAD LÍMITE 1. El volumen V de un gas (en m³) a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta t es . Si la temperatura se acerca a 140º, ¿a qué valor se acerca el volumen del gas? 2. El costo C (en miles de dólares) que gasta una agencia gubernamental al incautar cierta cantidad x de droga ilegal (en kilogramos) es para 0 ≤ x ≤ 100 Determinar el costo para valores de x cercanos a 100. 3. La población P (en unidades) de una ciudad pequeña en t años, a partir de ahora, se predice que será . Encontrar la población a largo plazo. 4. Dadas las funciones: a) Completar la siguiente tabla utilizando el programa wxMaxima para el cálculo de las imágenes de f, g y h: x 1,999 1,9999 2 2,0001 2,001 f (x) g (x) h (x) b) En base a los resultados de la tabla calcular: ttV 7 4 )( x x xC 110 528 )( 2)2( 10000 20000)( t tP 4)(/: xxfRRf 2 86 )(/}2{: 2 x xx xgRRg 22 24 )(/: xsi xsix xhRRh )( 2 xflím x )( 2 xflím x )( 2 xflím x )( 2 xglím x )( 2 xglím x )( 2 xglím x )( 2 xhlím x )( 2 xhlím x )( 2 xhlím x ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 5. Utilizar el programa wxMaxima para calcular los valores de f (x) para los valores especificados de x. Indicar a qué valor se aproxima la función cuando x tiende al valor a. a) x es -2,01 ; -2,001 ; -2,0001 ; -1,99 ; -1,999 ; a = -2 b) x es -0,01 ; -0,001 ; -0,0001 ; 0,01 ; 0,001 ; a = 0 6. Indicar el valor de las siguientes imágenes y/o límites si f es la función graficada. a) f (-2) b) f (3) c) f (5) d) f (7) 7. Evaluar los límites indicados a partir de la gráfica mostrada en la figura adjunta. El dominio de f es R a) b) c) d) e) f) 166 232 )( 2 2 xx xx xf x x xf 22 )( )( 2 xflím x )( 2 xflím x )( 2 xflím x )( 3 xflím x )( 3 xflím x )( 3 xflím x )( 5 xflím x )( 5 xflím x )( 5 xflím x )( 7 xflím x )( 7 xflím x )( 7 xflím x xflím x 1 xflím x 1 xflím x 0 xflím x 1 xflím x 2 xflím x 3 ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 8. Calcular los siguientes límites, y justificar cada paso indicando las propiedades del límite que correspondan. a) b) c) d) 9. Si Determinar, si existen, los siguientes límites: a) b) c) d) e) f) 10. Calcular, si existen, los siguientes límites. Verificar resultados utilizando un graficador. a) b) c) d) e) f) 232 1 xxlím x 1 12 2 2 x x lím x xxxlím x 41 22 2 3 4 1 2 x x lím x ;0)( xglím ax ;3)( xflím ax 8)( xhlím ax )()( xgxflím ax )( )( xg xf lím ax 2)(xflím ax )()( )(2 xfxh xf lím ax )(1 xhlím ax 3 )(3)( xgxhlím ax 8 1 8 x lím x 30 1 x lím x xxlím x 6 6 2 2 5 25 xxlím x 4 4 4 x x lím x 5 5 5 x x lím x ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 11. Trazar la gráfica de cada una de las siguientes funciones, y determinar si existen los límites indicados. Justificar Si el límite no existe justificar por qué. a) b) c) d) ; e) ; 12. Encontrar la gráfica de una función que satisfaga las condiciones establecidas y verificar el resultado utilizando un graficador: a) El dominio de f es [-1,3]; f (-1) = -2 ; f (0) = 0 ; f (1) = 2 ; f (2) = 4 ; f (3) = 1 b) El dominio de f es [-4,4]; f (-4) = 3 ; f (-2) = -3 ; f (0) = 1 ; f (2) = -1 ; f (4) = 0 11 11 11 )( 2 xsix xsi xsix xf )( 1 xflím x 13 1 )( 3 xsix xsix xf )( 1 xflím x 11 10 11 )( xsix xsi xsix xf )( 1 xflím x 33 339 35 )( 2 xsix xsix xsix xf )( 3 xflím x )( 3 xflím x 11 111 11 )( 3 2 3 xsix xsix xsix xf )( 1 xflím x )( 1 xflím x 4)( 1 xflím x 3)( 0 xflím x 0)( 0 xflím x 2)( 1 xflím x 4)( 2 xflím x 0)( 2 xflím x 5)( 3 xflím x 4)( 0 xflím x 1)( 0 xflím x 1)( 2 xflím x 0)( 4 xflím x 1)( 2 xflím x 0)( 4 xflím x ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 13. A partir del enunciado: Hallar (si existen) los límites siguientes. Es decir, operar de forma de obtener otra función que coincida con la dada, excepto en el punto a. (El programa wxMaxima puede ayudar con factorizaciones y simplificaciones de expresiones algebraicas y cálculos de límites) a) j) b) k) c) l) d) m) e) n) f) o) g) p) h) q) i) r) x x lím x 412 3 3 372 9 2 2 3 yy y lím y 23 3 3 xx x lím x 94 278 2 3 2 3 t t lím t 2 83 2 x x lím x x x lím x 1 1 1 34 23 4 3 1 xx xx lím x t t lím t 22 0 1 2 1 6 3 1 xx lím x x x lím x 33 0 x xlím x 2 1 2 1 0 1 25 1 x x lím x 3 273 3 x x lím x h xxh lím h 0 492 1683 2 2 4 xx xx lím x s s lím s 7 345 7 xx xe lím x x 2 1 0 1 13 1 x x lím x Si aR y f(x) = g(x) x≠a en un intervalo abierto que contiene a ay existe )(xglím ax , entonces existe )(xflím ax y )(xflím ax = )(xglím ax ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 14. Sabiendo que , calcular: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) lim 𝑥→0 1−cos 𝑥 𝑥 15. Sabiendo que , verificar: a) b) 16. a) Si f (2) = 4; ¿es suficiente este dato para estimar ? b) Si ; ¿se puede asegurar algo respecto de f (2)? Sugerencia: Probar con diferentes gráficos puede ayudar a obtener la respuesta. 17. Discutir las siguientes afirmaciones, analizando diferentes gráficos o con ejemplos: a) Si f (a) entonces b) Si ; entonces f (a)y f (a) = L 1 0 x xsen lím x x xsen lím x 2 0 x xsen lím x 3 5 0 xsen x lím x 0 20 5 x xsen lím x xsen xsen lím x 2 5 0 2 3 0 x xsen lím x 5 5 0 4 2 x xsen lím x x xsen lím x 20 cos1 x x lím x 20 cos1 x x lím x xx xsen lím x 23 20 1 0 x xsen lím x 1 0 x tgx lím x 9 2 3 2cos1 20 xsen x lím x )( 2 xflím x 4)( 2 xflím x )()( afxflím ax Lxflím ax )( ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 18. Calcular: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) 19. Sean P(x) y Q(x) dos polinomios reales tales que el coeficiente principal de P(x) es a y el de Q(x) es b. Calcular: y a) Si el grado de P(x) es igual al grado de Q(x) b) Si el grado de P(x) es mayor que el grado de Q(x) c) Si el grado de P(x) es menor que el grado de Q(x) 20. Sabiendo que y ; calcular los siguientes límites: a) b) c) d) e) f) g) h) 1 12 x x lím x 1 1 2 x x lím x 84 25 2 x xx lím x 1 1 3 2 x xx lím x 23 32 x x lím x 3 1 3 2 x x lím x xx xx lím x 3 134 3 24 4 42 x x lím x 52 43 2 x x lím x 3 3 2 123 x x lím x x xsen lím x )( )( xQ xP lím x )( )( xQ xP lím x e x lím x x 1 1 exlím x x 1 0 1 1 2 3 1 x x x lím 12 2 2 2 1 x x x lím 43 2 3 1 x x x lím 23 14 54 x x x x lím 2 12 3 2 2 x x xx x lím x x xlím 1 0 21 xx x xlím 2 1 0 41 xx x xlím 25 1 2 0 31 ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 21. Una sustancia se purifica al al cabo de t horas. ¿Se podrá obtener una pureza del 100% al cabo de un tiempo suficientemente grande? ¿Por qué? 22. Sea ; hallar el valor de k para que el exista. 23. Sea Hallar a y b para que los y existan. 24. Sea Hallar a y b para que los y existan. 25. Hallar a y b que verifiquen simultáneamente que y 26. Hallar k si ASÍNTOTAS 27. Hallar, si existen, las ecuaciones de las asíntotas y justificar aplicando límite. Verificar los resultados utilizando un graficador. a) b) c) d) xx x xf 3 4 1 )( e) f) % 25 75 2 2 t t 45 423 xsikx xsix xf xflím x 4 262 22 22 xsix xsibax xsix xf xflím x 2 xflím x 2 35 332 32 xsixb xsibax xsiax xf xflím x 3 xflím x 3 2 0 x bsenxax lím x 3 x bsenxax lím x 5 0 x ksenxx lím x 32 2 )( 2 xx xf 2 1 1)( x xf 15 12 )( x x xf 32 23 )( 2 3 xx xx xf xx x xf 2 2 )( 2 ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO g) h) i) j) 28. Sea . Realizar un gráfico aproximado de f (x) sabiendo que ; ; y . 29. Seleccionar según corresponda: a) Sea . Si y , entonces x= 5 asíntota vertical de f. b) Sea . Si , entonces x= 0 asíntota vertical de f. c) Sea . Si y , entonces y= 3 asíntota horizontal de f. d) Sea . Si y , entonces y= 1 asíntota horizontal de f. 4 2 )( 2 x xf 1ln)( xxf 3)( 1 xexf xtgxf )( RRf 3;0: 1)( xflím x 2)( xflím x )( 0 xflím x 3)( 3 xflím x RRf 5: 3)( 5 xflím x )( 5 xflím x Rf );0(: 0)( 0 xflím x RRf : 3)( xflím x )(xflím x RRf 3: 1)( xflím x 1)( xflím x es no es es no es es no es es no es ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO CONTINUIDAD 30. Indicar en cada gráfica todas las discontinuidades de las funciones y clasificarlas en evitable o esencial. a) b) 31. Determinar si las funciones siguientes son continuas en el punto especificado. Justificar. Verificar los resultados utilizando un graficador. En caso de ser discontinua, clasificar el punto de discontinuidad en esencial o evitable. En caso de ser evitable, redefinir la función de modo que sea continua. a) en x= 1 b) en x= 2 c) en x= 3 d) en x= 1 32. Calcular el valor de a para que las siguientes funciones sean continuas en el punto indicado. Verificar resultados utilizando un graficador. a) en x= 1 1 ²3 )( x x xf 2 8³ )( x x xf 3 22 3 3 )( xsix xsix xf 1 3 1 1 13 )( xsi xsi x x xf 1 1 342)( xsia xsixxxf ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO b) en x = 2 c) en x = 2 d) en x = 1 33. Hallar analíticamente todos los valores de x para los que las funciones dadas son continuas en los intervalos indicados. Verificar resultados utilizando un graficador y calcular límites con el programa wxMaxima. a) I= (-2;5) b) I= (-6;1) c) I= [-1;1] 34. ¿Para qué valores de x, las siguientes funciones son continuas? Verificar resultados utilizando un graficador y calcular límites con el programa wxMaxima. a) c) b) d) 2 2 2 42 )( xsia xsi x x xf 2 2 2 32)( xsiax xsiaxxf 1 23 1 2)( xsiax xsixaxf 4² 1 )( x xf 107² 5 )( xx x xf 1 1 )( x xf 1² 1 )( x xf 1 34 )( x x xf 44² 1 )( xx xf 1 1 )( x xf ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 35. Clasificar que tipo de discontinuidad presenta para x = xo, cada función graficada. Justificar la respuesta. a) b) c) d) e) f) 36. Hallar y clasificar todos los puntos de discontinuidad de cada una de las siguientes funciones. En los casos de discontinuidad evitable redefinir la función. Verificar resultados utilizando un graficador y calcular límites con el programa wxMaxima. a) f) b) g) c) )2)(1( 1 )( xx xf h) d) 1 1 )( 2 x xf i) e) 6 9 )( x x xf j) 37. Dibujar la gráfica de una función f que satisfaga las condiciones dadas: f es continua en , , , ; ² cos1 )( x x xf ³ || )( xx x xf 2 2 )( x x xf x xf cos1 1 )( 1 2 1 0 2 0 )( xsix xsix xsix xf 3 6 3 3 322x )( xsi xsi x x xf 1452 62 )( xx xx xf 2, 1,2 3,1 ,3 0 4 xflím x xflím x 2 0 2 xflím x ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 38. a) Si f (x) es continua en [0;3] ; f (0) = 1 ; f (1) = -1 ; f (3) = 3. ¿Cuál es el número mínimo de raíces que puede tener f (x) en dicho intervalo? Representar la situación en un gráfico. ¿Por qué se pide el número mínimo? ¿Podría ocurrir que no tenga raíces?; ¿por qué? b) Responder de acuerdo al ítem anterior para la función g (x) continua en[-3;3] tal que g(-3) = 1 ; g(-1) = -1 ; g(0) = 2 ; g(1) = -2 ; g(3) = -3. ¿Qué se puede predecir en el intervalo [1; 3]? 39. Sea en la que f (-1) < 0 <f(1) . ¿Hay algún valor de x en [-1;1] tal que f (x) = 0? Si lo hay, encontrarlo. Si no lo hay, ¿contradice el teorema del valor intermedio? 40. Para cada una de las funciones siguientes en los intervalos dados: a) Averiguar si puede aplicarse el teorema del valor intermedio. b) Si es posible hallar c, dado f(c). i) ; [-2;0] ; f(c) = 4 ; f(c) = 0 ii) ; ; f(c) = -7 ; f(c) = 0 41. En las siguientes funciones determinar si se verifica el teorema del valor intermedio en el intervalo especificado y para el valor de h dado. Si el teorema se verifica, hallar c tal que f (c) = h. En caso contrario, explicar por qué no se puede aplicar dicho teorema. a) b) c) 3 0 xflím x xflím x 1 2 1 xflím x 4 3 xflím x 1 3 xflím x 0 5 xflím x x xf 1 )( 32)( 2 xxxf 910)( 24 xxxf 4; 2 1 4;65)(;2;1: 2 hxxxfRf 8;100)(;8;0: 2 hxxgRg 2 1 ; 122 241 )(;1;4: h xsix xsix xhRh ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 42. Aplicar el teorema del valor intermedio para demostrar que la función tiene una raíz en el intervalo (0;1). EJERCICIOS INTEGRADORES 43. lim 𝑥→∞ ( 3𝑥+2 3𝑥−1 ) 𝑥 = Seleccionar la opción correcta: a. 𝑒 b. 𝑒 3 2 c. 0 d. 𝑒0 e. Ninguna de las opciones anteriores. 44. Dada la función𝑓: (− 𝜋 2 , 𝜋 2 ) → ℝ, 𝑓(𝑥) = 𝑡𝑎𝑛(𝑥) Señalar la opción correcta: a. lim 𝑥→+∞ 𝑓−1(𝑥) = 𝜋 2 b. lim 𝑥→( 𝜋 2 ) − 𝑓 −1(𝑥) = +∞ c. lim 𝑥→( 𝜋 2 ) − 𝑓 −1(𝑥) = −∞ d. lim 𝑥→−∞ 𝑓−1(𝑥) = 𝜋 2 e. Ninguna de las opciones anteriores. 45. Sea 𝑓: [0,5] → ℝ una función continua y sin raíces tal que 𝑓(2) = 8, señalar cuál de las siguientes afirmaciones resulta verdadera. a. 𝑓(3) > 0 b. 𝑓(3) = 0 c. 𝑓(3) < 0 d. No puede conocerse el signo de 𝑓(3) e. Ninguna de las opciones anteriores. 13)( 3 xxxf ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 46. Dada 𝑓(𝑥) = 𝑥2+𝑚𝑥−10 𝑥−2 , el valor que debe tomar 𝑚 ∈ ℝ para que 𝑓 presente una discontinuidad evitable en 𝑥 = 2 es: Seleccionar la opción correcta. a. 𝑓 tiene una discontinuidad esencial en 𝑥 = 2 para cualquier 𝑚 ∈ ℝ b. 𝑚 = 7 c. 𝑚 = 3 d. 𝑚 = −7 e. Ninguna de las opciones anteriores. 47. Dada la función 𝑓: ℝ − {𝑘} → ℝ, 𝑓(𝑥) = 3𝑥2−10 𝑎𝑥+𝑏 , los valores de 𝑎, 𝑏, 𝑘 ∈ ℝ para los cuales 𝑦 = 𝑥 3 + 2 es asíntota oblicua de la gráfica de 𝑓 son: Seleccionar la opción correcta. a. 𝑎 = 10 𝑏 = −80 𝑘 = 8 b. 𝑎 = 9 𝑏 = −63 𝑘 = 7 c. 𝑎 = 8 𝑏 = −56 𝑘 = 7 d. 𝑎 = 9 𝑏 = −54 𝑘 = 6 e. Ninguna de las opciones anteriores. 48. Dada la función 𝑓(𝑥) = { 𝑠𝑒𝑛(𝑥) 𝑥 𝑠𝑖 𝑥 > 0 −1 𝑠𝑖 𝑥 ≤ 0 Señalar la afirmación correcta. a. Tiene por asíntotas a la recta de ecuación 𝑦 = −1 b. lim 𝑥→0− 𝑓(𝑥) = 1 c. Sus asíntotas son las rectas de ecuación 𝑦 = 0 e 𝑦 = −1 d. Es continua en ℝ e. Ninguna de las opciones anteriores. ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 49. Dada la función 𝑝(𝑥) = 2𝑥3 + 𝑘𝑥2 − 3. Seleccionar la afirmación verdadera. 𝑎. 𝑆𝑖 𝑘 > 5 => 𝑝(𝑥) es una función estrictamente creciente 𝑏. 𝑆𝑖 𝑘 > 5 => 𝑝(𝑥) tiene una raíz en [−1,0] c. 𝑆𝑖 𝑘 < 5 => 𝑝(𝑥) es una función estrictamente decreciente 𝑑. 𝑆𝑖 𝑘 = 5 => la función inversa de 𝑝 𝑒𝑠 𝑝−1(𝑥) = √5𝑥2 + 3 3 e. Ninguna de las otras ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO GUÍA 2. RESPUESTAS 1) 80 m3 2) 4,28 .107 dólares 3) 20.000 habitantes 4) a) b) 2; 2; 2 2; 2; 2 2; 2; 2 5) a) 1/2 b) 4 2 6) a) 2; no existe; 2; no existe b) 1; 3; - 3; no existe c) no existe; ∞; ∞; ∞ d) 2; 2; 3; no existe 7) a) +∞ b) -2 c) 1 d) -∞ e) 3 f) 5 8) a) 2 b) 3 c) 60 d) 3 9 3 2 9) a) –3 b) no existe c) 9 d) -6/11 e) 3 f) 2 10) a) -∞ b) no existe c) 6 d) -25/4 e) no existe f) no existe 11) a) 2 b) No existe x 1,999 1,9999 2 2,0001 2,001 f(x) 2,001 2,0001 2 1,9999 1,999 g(X) 2,001 2,0001 ∄ 1,9999 1,999 h(x) 2,001 2,0001 -2 1,9999 1,999 ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO c) 0 d)∄ lim 𝑥→−3 (𝑥) , lim 𝑥→3 𝑓(𝑥) = 0 e) lim 𝑥→−1 𝑓(𝑥) = 0 , lim 𝑥→1 𝑓(𝑥) = 0 ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO 12) a) Ejemplo 35 32105 214 1 2 103 012 )( xsi xsix xsi xsi xsix xsix xf 13) a) 1/4 b) -1/3 c) 12 d) 1/2 e) -2 f) -1/4 g) 27 h) 16/7 i) –e j)√ 6 5 k) 3 √2 l) -2 m) 1 2√2 n) 1 2√3 o) 1/4 p) 1 2√𝑥 q) 3/10 r) 1/3 14) a) 2 b) 5/3 c) 1 d) ∞ e) 5/2 f) 0 g) 8 h) 1 i) 1/2 j) 1/4 k) 1/2 l) 0 15) - 16)- 17)- 18) a) 2 b) 0 c) ∞ d) 0 e) 2/3 f) 0 ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO g) ∞ h) 1 i) − 3 √2 j) 1 √2 3 k) 0 19) a) a/b b) ∞ c) 0 20) a) 𝑒 3 2 b) ∞ c) 𝑒−9 d) 𝑒 9 2 e) ∞ f) 𝑒2 g)𝑒4 h) 1 21) 75% 22) 23) 24) 25) 26) Asíntotas 27) Asíntota/s Vertical/es Asíntota Horizontal Asíntota Oblicua a) b) c) d) e) f) g) h) , para ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO i) , para j) 28) - 29) a) Es. Es A. V. a izquierda, o bien, es A. V. para b) No es c) Es. Es A. H. a derecha, o bien, es A. H. para d) Es. Es A. H. a derecha, o bien, es A. H. para 30) Discontinuidad esencial en: Discontinuidad evitable en: b) Discontinuidad esencial en: Discontinuidad evitable en: 31) a) Discontinua esencial en b) Discontinua evitable en , redefino: c) Discontinua esencial en d) Continua en 32) a) b) c) ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO d) 33) a) b) c) 34) a) b) c) d) 35) es discontinua evitable es discontinua esencial es discontinua esencial es discontinua esencial es discontinua esencial es discontinua evitable 36) a) Discontinua evitable en Redefino: b) Discontinua evitable en Redefino: c) Discontinua esencial en d) Discontinua esencial en e) Discontinua esencial en f) Discontinua esencial en g) Discontinua esencial en h) No hay discontinuidades i) Discontinua evitable en Redefino: ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO a) Discontinua esencial en Discontinua evitable en Redefino: { 𝑥2−𝑥−6 𝑥2−5𝑥−14 𝑠𝑖 𝑥 ≠ −2 5 9 𝑠𝑖 𝑥 = −2 37) - 38) Son algunos ejemplos, pueden ser otros a) b) 39) No, no lo hay. No contradice porque en este ejemplo la función no es continua en 40) Para i) a) Si puede aplicarse b) Si 214)( ccf Si Para ii) a) Si puede aplicarse b) Si 2227)( 21 cyccf Si 130)( 21 cyccf 41) a) b) c) La función no es continua, no se aplica el Teorema del valor intermedio 42) Como la función es continua verifica todos los valores entre 1 y -1. En algún punto del intervalo la función vale cero. 43) a 44) a 45) a 46) c 47) d 48) c 49) b ANÁLISIS MATEMÁTICO BÁSICO LÍMITE a) Completar la siguiente tabla utilizando el programa wxMaxima para el cálculo de las imágenes de f, g y h: ASÍNTOTAS CONTINUIDAD
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