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Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales Dr Alfredo Gonzalez 1 UNIDAD 1 b MATEMÁTICA II LÍMITES DE FUNCIONES DE 1 VARIABLE 2 Función de variable real: Se dice que una función y=f(x) tiende al límite L cuando X tiende al valor a, Si el valor absoluto de puede hacerse tan pequeño como se quiera en las proximidades del Punto X=a (sin interesarnos que sucede en X=a) "Se dice que f(x) tiene por límite L cuando x tiende a "a" y se escribe , si para todo número real , positivo y suficientemente pequeño, es posible determinar otro número real , que depende de , tal que si se cumple , entonces se ha de cumplir que ". Límites Laterales Dr Alfredo Gonzalez 3 Intuitivamente, el límite de una función f(x) cuando x→a es el valor al que f(x) se aproxima cuando x se aproxima a a Sin embargo, en ocasiones, la función f(x) se aproxima a uno u otro valor según si x se aproxima a a por la izquierda o por la derecha. Por esta razón existe el concepto de límite lateral. Límite lateral de f(x) cuando x tiende a a por la izquierda: lim 𝑥→𝑎− 𝑓(𝑥) Límite lateral de f(x) cuando x tiende a a por la derecha: lim 𝑥→𝑎+ 𝑓(𝑥) Si los límites laterales no coinciden, diremos que no existe el límite: Límites Laterales 4 Diremos que el límite de una función f(x) cuando x tiende hacia a por la izquierda es L, si y sólo si para todo ε > 0 existe δ > 0 tal que si x R (a − δ, a) , entonces |f (x) − L| < ε . Diremos que el límite de una función f(x) cuando x tiende hacia a por la derecha es L , si y sólo si para todo ε > 0 existe δ > 0 tal que si x R (a, a + δ), entonces |f (x) - L| <ε . El límite de una función en un punto, si existe, es único. Límites Laterales Ejemplos 5 y x En este caso vemos que el límite tanto por la izquierda como por la derecha cuando x tiende a 2, es 4. El límite de la función es 4 aunque la función no tenga imagen en x = 2. Para calcular el límite de una función en un punto, no nos interesa lo que sucede en dicho punto sino a su alrededor. 6 Límites Laterales Ejemplos Como no coinciden los límites laterales, la función no tiene límite cuando x tiende a 0. Propiedades 7 Límite de una constante Límite de una constante Límite de una suma de funciones Límite de un producto de funciones Límite de un cociente de funciones Límite de una potencia de funciones 8 Propiedades (Cont.) Límite de una función g puede ser una raíz, un log, sen ,cos, tg, etc. Límite de una raíz Límite de un logaritmo Indeterminaciones 9 Se llaman límites indeterminados a los que presentan alguna de estas formas: Ejemplos: Este límite se resuelve multiplicando y dividiendo por el conjugado, es decir, por Este límite es de la forma 10 El primer factor tiene por límite cero ya que el grado del numerador es menor que el del denominador. · El segundo factor tiene por límite pues el grado del numerador es mayor que el del denominador. El límite es por tanto de la forma Multiplicando las dos fracciones: Al ser un cociente de polinomios de igual grado, se recomienda multiplicar y dividir por n3 11 12 Multiplico y divido por n (dentro de la raíz entre como n2) Aplicaciones de Límites de Funciones 13 Intuitivamente se puede decir que una función es continua cuando en su gráfica no aparecen saltos o cuando el trazo de la gráfica no tiene "huecos“. También intuitivamente podríamos decir una función es continua si su gráfica puede dibujarse de un solo trazo, es decir, sin levantar el lápiz del papel. Las funciones representadas en (a) y (b) son discontinuas y la (c) es continua en todo su dominio Continuidad 14 Continuidad Una función f es CONTINUA EN x = a, si y solo si, se satisfacen las siguientes condiciones: i. f(a) existe. ii. existe iii. Si al menos una de estas tres condiciones deja de cumplirse se dice que f es DISCONTINUA (NO CONTINUA) en x = a. Continuidad 15 Figura (a) se tiene ii. f(a) existe. iii.Pero (Por esta razón f es discontinua) Figura (b) se tiene: i. No existe ii. (Por esta razón f es discontinua) iii. f(a) = L1(Existe). Figura (c) se tiene: i. f(a) existe CONTINUA EN x = a, 16 Continuidad de Funciones 17 18 Discontinuidad evitable Discontinuidad evitable en un punto a, si tiene límite en un punto, pero la función en ese punto tiene un valor distinto o no existe a) Si el límite cuando x tiende a a, es c, y el valor de la función evaluada en a es d, la función es discontinua en a 19 Discontinuidad esencial o no evitable Se dice que una función presenta una discontinuidad esencial cuando se produce algunas de las siguientes situaciones: a) Discontinuidad de primera especie: si los límites laterales son distintos, o al menos uno de ellos diverge. b) Discontinuidad de segunda especie: si la función, al menos en uno de los lados del punto, no existe o no tiene límite. 20 Discontinuidad de primera especie: En este tipo de discontinuidad existen tres tipos Existen el límite por la derecha y por la izquierda del punto, su valor es finito, pero no son iguales: 1) Salto finito 2) De salto infinito Si uno de los límites laterales es infinito y el otro finito Por ejemplo: tanto si el límite por la izquierda es finito y el de la derecha infinito Existen el límite por la derecha y por la izquierda del punto, su valor es finito, pero no son iguales 21 3) Discontinuidad asintótica: Si los dos límites laterales de la función en el punto x = a son infinitos Funciones definidas a trozos Dr Alfredo Gonzalez 22 Las funciones definidas a trozos son funciones cuya definición depende del valor que toma la variable x. Por ejemplo: (24)c) La continuidad de una función definida a trozos depende de la continuidad de las funciones que la componen, pero puede haber discontinuidades en los puntos donde cambia la definición. Siempre hay que estudiar la continuidad de la función en los puntos donde cambia su definición. Para ello, usamos los límites laterales. Por ejemplo: la función anterior sólo es discontinua donde cambia su definición: x=0. Por la izquierda tiende a 0 y por la derecha tiende a 1. Dr Alfredo Gonzalez 23 2x+2 x≤ -1 h(x) = x2-1 x> -1 La función h(x) está compuesta por dos tramos: f1(x)= 2x+2, una recta y f2(x)= x2-1 ,una parábola. Por separado ambas son continuas. Así, el único punto donde esta función a trozos puede ser discontinua es en el punto de ruptura. Por tanto, debemos estudiar la continuidad en x = -1. Para que la función sea continua en x= -1 debe cumplirse que: Por tanto, De esta manera, como se cumple, los límites laterales y la función en el punto tienen el mismo valor. Por tanto, la función es continua en x=-1. Por ejemplo: 24)a) Asíntotas 24 1) Asíntota vertical: de y = f(x), a la recta paralela al eje y que hace que la función tienda a infinito. O algunos de los límites laterales. La A.V. es x=a 2) Asíntota horizontal: de y = f(x) a la recta paralela al eje x que hace que la función tienda infinito. Si existen los límites: A.H. y=bA.H. y=c 3) Asíntota oblicua: Cuando una función no tiene A.H. puede tenerlas oblicuas. La recta de ecuación y = mx + b (m ≠ 0) será una asíntota oblicua si: Dr Alfredo Gonzalez 25 Determinación de asíntotas 1) Determinamos el dominio de la función, (para los valores de x dónde deja de existir puede tener una A.V. 2) Si la función no existe en x=a, existirá A.V. en “ x=a “ si Ejemplo 1: Determina las asíntotas verticales de 1º Determinamos el dominio de la función Dominio: Función racional fraccionaria no existe si el denominador se anula : Posibles asíntotas verticales: en x=2 y/o en x=-2.? Dr Alfredo Gonzalez 26 Cuando tiende a -2 el límite de 0/0 (indeterminado. Salvando la indeterminación: +- No hay asíntota vertical, en x=-2 la función es discontinua evitable. A.V. en x=2 Dr Alfredo Gonzalez 27 ASÍNTOTA HORIZONTAL Si existe entonces “y=b” será una asíntota horizontal. entonces “y=c” será una asíntota horizontal. Si existe Se calculan los límites indicados y si alguno de ellos toma un valor finito “k”, existirá A.H. en y=k. Ejemplo: Determina las asíntotas horizontales de y=0 es A.H. Dr Alfredo Gonzalez 28 ASÍNTOTA OBLICUA Son rectas del tipo y=mx+b siendo m‡0 Si una función tiene asíntotas horizontales no tiene oblicuas. Ejemplo: Determina las asíntotas oblicuas de : A.O. Dr Alfredo Gonzalez 29 Límite de las funciones potenciales. El número e Además, se tiene que: Dr Alfredo Gonzalez 30 Ejemplos a) b) c) d) Dr Alfredo Gonzalez 31 e)
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