Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 1 de 27 DOCUMENTO DE CLASE Clase N°: 1 1. Objetivo/s de la clase: • Estudiar el concepto central del análisis matemático (límite funcional). • Interpretar intuitivamente el concepto de límite. • Diferenciar los conceptos de límite y de imagen de un número real. • Comprender las propiedades y el álgebra de límite funcional finito. • Utilizar correctamente diferentes técnicas algebraicas para resolver ejercicios de límite de la indeterminación 0 0 . • Observar y analizar el comportamiento de la gráfica de una función en las cercanías de un número real aprovechando los medios tecnológicos al alcance (calculadoras, graficadoras, aplicaciones del celular, softwares) • Aplicar conocimientos de la escuela media a la resolución de ejercicios. • Realizar la lectura comprensiva del material brindado como así también de la bibliografía indicada y links recomendados. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 2 de 27 2. Mapa conceptual de la clase: Límite Funcional Finito Propiedades Indeterminación 0 0 Limites de cocientes con funciones irracionales Límites de cocientes de funciones polinómicas Límites trigonométricos básicos Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 3 de 27 3. Desarrollo: Límite funcional finito: Definición coloquial: La expresión lim x → x0 f(x) = L significa que cuando los valores de x se acercan a x0, cada vez más, tanto por izquierda como por derecha en el eje horizontal, los valores de la imagen de la función f se aproximan a L en el eje vertical. Se lee: “límite de f para x tendiendo a x0 es igual a L” Gráfico explicativo: Ejemplo: 𝑙𝑖𝑚 𝑥 → 2 (𝑥 + 3) = 5 significa que cuando los valores de x se acercan a 2, cada vez más, tanto por valores menores a 2 como por valores mayores a 2 en el eje horizontal, los valores de la imagen de la función f se aproximan a 5 en el eje vertical. f (x) = x + 3; x0 = 2; L = 5 Si en una tabla de valores vamos colocando números menores al dos cada vez más próximos a él y en otra vamos colocando números mayores al dos cada vez más cercanos a él observamos que en ambas tablas los valores de la imagen de la función se aproximan al número 5. f x0 L x y Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 4 de 27 x f(x) x f(x) 1,8 4,8 2,2 5,2 1,9 4,9 2,1 5,1 1,99 4,99 2,01 5,01 Se aproximan a 5. Se aproximan a 5. Se aproximan a 2 por valores mayores a él Se aproximan a 2 por valores menores a él Gráfico: Importante: No confundir el concepto de límite de una función para x tendiendo a x0 con el concepto de imagen de una función en x0. No confundir 𝑙𝑖𝑚 𝑥 → 𝑥0 𝑓(𝑥) con f(𝑥0) Hay situaciones en las que son iguales y otras en las que no lo son. O peor aún, alguno de ellos no existe. En el ejemplo anterior son iguales, es decir: 𝑙𝑖𝑚 𝑥 → 2 (𝑥 + 3) = 𝑓 (2) ¡Uy! ¡Que no se entere nadie! Podríamos calcular el límite simplemente reemplazando por 2 en la función f (x) = x + 3. ¿Será tan fácil? f(x)= x +3 2 5 x y https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noto_Emoji_Oreo_1f914.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noto_Emoji_Oreo_1f914.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noto_Emoji_Oreo_1f914.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noto_Emoji_Oreo_1f914.svg Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 5 de 27 En estos casos, ¡sí! Pero siempre tenés que tener presente que límite e imagen son distintos conceptos. Calcular una imagen es reemplazar en la función por el número real pero calcular un límite es, en realidad, reemplazar por valores cada vez más próximos al número pero no reemplazar por dicho número, por eso decimos que calculamos la tendencia… En cambio, en la función 𝑓(𝑥) = 𝑥2−4 𝑥−2 , no existe la imagen de 2 (∄𝑓2), pero tiene límite igual a 4 ( lim 𝑥→2 𝑥2−4 𝑥−2 = 4 ), como observarás en las tablas debajo: 𝑓(𝑥) = 𝑥2−4 𝑥−2 ; x0 = 2; L = 4 x f(x) x f(x) 1,8 3,8 2,2 4,2 1,9 3,9 2,1 4,1 1,99 3,99 2,01 4,01 Se aproximan a 4. Se aproximan a 4. Se aproximan a 2 por valores mayores a él Se aproximan a 2 por valores menores a él En la función f(x) no podríamos calcular el límite “reemplazando” por 2. Imaginate lo tedioso que sería si para calcular un límite tuviéramos que hacer estas tablas o los gráficos para intuir una respuesta posible. Es por ello que surge la necesidad de conocer las propiedades, el álgebra y aplicar técnicas para resolver las diferentes situaciones que aparecerán en la práctica. https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Twemoji_1f627.svg https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Twemoji_1f627.svg https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Twemoji_1f627.svg https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Twemoji_1f627.svg Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 6 de 27 Propiedades de límite funcional finito: 1) El límite de una función, si existe, es único. (Unicidad del límite) 2) Si dos funciones toman valores iguales de imagen en las proximidades de x0 y una de ellas tiene límite cuando x tiende a x0, entonces la otra función tiene ese mismo límite para x tendiendo a x0. (propiedad de las funciones equivalentes) Ejemplo: Nuestras dos funciones serán: f(x) = x2−4 x−2 g(x) = x + 2 y el punto x0 =2 ¿Cómo calcularíamos lim 𝑥→2 𝑥2−4 𝑥−2 ? Esta propiedad nos pide calcular los valores en las cercanías de 2 en ambas funciones y compararlas para ver si coinciden. x f(x) x g(x) 1,8 3,8 1,8 3,8 1,9 3,9 1,9 3,9 1,99 3,99 1,99 3,99 2,01 4,01 2,01 4,01 2,1 4,1 2,1 4,1 2,2 4,2 2,2 4,2 Ahora, tratemos de calcular los límites siguientes sin mirar las tablas realizadas. lim 𝑥→2 (𝑥 + 2) = 4 Sale “reemplazando” ¡Qué fácil! lim 𝑥→2 𝑥2−4 𝑥−2 = ? ? ? ? , ¡No sale reemplazando! ¿Qué hacemos? Como de una de ellas conocemos el valor del límite para x tendiendo a 2 (esto es 4) podemos asegurar que la otra función tiene ese mismo límite para x tendiendo a 2, es decir: lim 𝑥→2 𝑥2−4 𝑥−2 = 4. f y g son funciones equivalentes. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 7 de 27 ¡Esta propiedad es clave! La utilizaremos cada vez que resolvamos un ejercicio de limite funcional finito. Te adelanto como sería: lim 𝑥→2 𝑥2−4 𝑥−2 = lim 𝑥→2 (𝑥+2)(𝑥−2) 𝑥−2 = lim 𝑥→2 (𝑥+2)(𝑥−2) 𝑥−2 = lim 𝑥→2 (𝑥 + 2) = 4 Si te fijás la primera función y la última que obtenemos luego de trabajar la primera con artificios algebraicos son las que llamamos funciones equivalentes. Te recuerdo que el factor (x-2) lo podemos simplificar pues en el concepto de límite 𝑥 ≠ 2 3) Si en las proximidades de x0 se cumple que h(x) ≤ f(x ) ≤ g(x), 𝑙𝑖𝑚 𝑥 → 𝑥0 ℎ(𝑥) = 𝐿 y 𝑙𝑖𝑚 𝑥 → 𝑥0 𝑔(𝑥) = 𝐿 entonces 𝑙𝑖𝑚 𝑥 → 𝑥0 𝑓(𝑥) = 𝐿 (propiedad del límite de la función intermedia o propiedad del “sándwich”) Gráfico: x0 L x y g f h Departamentode Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 8 de 27 Álgebra de límite funcional finito: 1) lim x → x0 k = k , k es una función constante 2) lim x → x0 [k ∙ f(x)] = k ∙ lim x → x0 f(x), k es un número 3) lim x → x0 [ f(x) + g(x)] = lim x→x0 f(x) + lim x→x0 g(x) 4) lim x → x0 [ f(x) − g(x)] = lim x→x0 f(x) − lim x→x0 g(x) 5) lim x → x0 [ f(x) ∙ g(x)] = lim x→x0 f(x) ∙ lim x→x0 g(x) 6) lim x → x0 1 g(x) = 1 lim x→x0 g(x) , si lim x→x0 g(x) ≠ 0 7) lim x → x0 [ f(x): g(x)] = lim x→x0 f(x): lim x→x0 g(x) , si lim x→x0 g(x) ≠ 0 8) lim x → x0 ln[f(x)] = ln [ lim x → x0 f(x)] , si lim x→x0 f(x) > 0 9) lim x→x0 [f(x)]k = [ lim x→x0 f(x)] k , válida bajo ciertas condiciones 10) lim x→x0 √f(x) n = √ lim x→x0 f(x)] n , si n es par, lim x→x0 f(x) ≥ 0 11) lim x→x0 bg(x) = b lim x→x0 g(x) , si b > 0 12) lim x→x0 [f(x)]g(x) = [ lim x→x0 f(x)] lim x→x0 g(x) , si lim x→x0 f(x) > 0 Ejemplos: • lim 𝑥→1 (𝑥2 + 7𝑥 + 2) = lim 𝑥→1 𝑥2 + 7 lim 𝑥→1 𝑥 + lim 𝑥→1 2 = 1 + 7 ∙ 1 + 2 = 10 Utilizamos 3), 2) y 1), y aunque no está detallada 9) • lim 𝑥→2 (𝑥 + 1)(𝑥 3−𝑥) = lim 𝑥→2 (𝑥 + 1) lim 𝑥→2 (𝑥3−𝑥) = 36 Utilizamos 12), y aunque no estén detalladas también 3), 4), 1), 9) Pudimos resolverla porque cumple la condición lim 𝑥→2 (𝑥 + 1) > 0. En particular, cuando en el límite de un cociente, el límite del numerador es cero y el límite del denominador también es cero, estamos en presencia de una situación denominada INDETERMINACIÓN 0 0 y para resolverla recurrimos a diferentes artificios algebraicos. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 9 de 27 Analizaremos tres casos de límites indeterminados 0 0 : ➢ Límites de cociente de funciones polinómicas: Fundamentalmente consiste en factorizar el polinomio del numerador y el polinomio del denominador para luego simplificar algún factor común a ambos polinomios si fuera posible. Ejemplo: lim 𝑥→4 𝑥2−5𝑥+4 𝑥3−7𝑥2+12𝑥 = lim 𝑥→4 (𝑥−4)(𝑥−1) 𝑥(𝑥−4)(𝑥−3) = lim 𝑥→4 (𝑥−4)(𝑥−1) 𝑥(𝑥−4)(𝑥−3) = = lim 𝑥→4 𝑥−1 𝑥 (𝑥−3) = 3 4∙1 = 3 4 ➢ Límites de cociente con funciones irracionales: Trabajaremos con expresiones fraccionarias donde aparecen raíces cuadradas. Para resolver este tipo de límites se debe multiplicar al numerador y al denominador por el conjugado de la expresión que contiene la raíz cuadrada. Se busca lograr un producto de una suma por su diferencia ( (a+b) (a-b) ) para formar una diferencia de cuadrados ( a2 - b2 ) que en varias de las situaciones nos llevará a una simplificación con lo cual podremos calcular el límite pedido. Ejemplo: lim x→3 √x−√3 x−3 = lim x→3 (√x−√3)(√𝑥+√3) (x−3)(√𝑥+√3) = lim x→3 (√𝑥) 2 −(√3)2 (x−3)(√𝑥+√3) = lim x→3 𝑥−3 (x−3)(√𝑥+√3) = lim x→3 𝑥−3 (x−3)(√𝑥+√3) = lim x→3 1 √𝑥+√3 = 1 2√3 = 1∙√3 2∙√3∙√3 = √3 2∙(√3)2 = √3 2∙3 = √3 6 ➢ Límites trigonométricos básicos: También son llamados límites trigonométricos notables. Son resultados fundamentales para tener en cuenta al resolver algunas formas indeterminadas. Conviene recordarlos. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 10 de 27 • lim x → 0 sen x x = 1 Tiene una demostración formal con desigualdades y propiedades, pero no la veremos en la cursada. Quien tenga un espíritu curioso puede encontrarla en diferentes libros de la bibliografía propuesta. Estudiaremos, con tabla de valores, la tendencia de la función para x tendiendo a 0: f(x) = sen x x ; x0 = 0 x f(x) x f(x) -0,2 0,993346… 0,2 0,993346… -0,1 0,998334… 0,1 0,998334… -0,01 0,999983… 0,01 0,999983… Se aproximan a 1. Se aproximan a 1. Se aproximan a 0 por valores mayores a él Se aproximan a 0 por valores menores a él Por lo que, observando las tablas, podemos concluir que: lim x → 0 sen x x = 1 Te comento que, para realizar las cuentas, la calculadora debe colocarse en modo “Radián”. De manera similar establecemos que: lim x → 0 x sen x = 1 Interpretación: Para ángulos muy pequeños (en radianes) el valor del ángulo y del seno de dicho ángulo son prácticamente iguales. Es decir 𝑥 ≈ 𝑠𝑒𝑛 𝑥 Por ejemplo: Si el ángulo en radianes es 𝛼 = 0,01, el sen 𝛼 = 0,0099998 … Si comparás verás que 0,01 ≈ 𝑠𝑒𝑛 0,01 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 11 de 27 Aplicación: lim x → x0 sen [f(x)] f(x) = 1, si f(x) → 0 cuando x → x0 lim x → x0 f(x) sen[f(x)] = 1, si f(x) → 0 cuando x → x0 Ejemplo: lim x → 0 sen (4x) x = lim x → 0 4∙sen (4x) 4∙x = lim x → 0 ( 4 1 ∙ sen (4x) 4∙x ) = lim x → 0 4 ∙ lim x → 0 sen (4x) 4∙x = 4 ∙ 1 = 4 • lim x → 0 cos x−1 x = 0 Demostración: lim x → 0 cos x−1 x = lim x→0 (cosx−1)(cos x+1) x(cosx+1) = lim x→0 (cos x)2−12 x(cox+1) = lim x→0 −(senx)2 x(cox+1) = lim x→0 ( senx x ∙ −senx cos x+1 ) = lim x→0 senx x ∙ lim x→0 −sen x cos x+1 = 1 ∙ 0 = 0 Utilizamos la identidad fundamental: (sen x)2 + (cos x)2 = 1 ⟺ (cos x)2 - 1 = - (sen x)2 • lim x → 0 tan x x = 1 Demostración: lim x → 0 tan x x = lim x→0 senx cosx x = lim x→0 ( senx cosx ∙ 1 x ) = lim x→0 ( senx x ∙ 1 cosx ) = = lim x→0 senx x ∙ lim x→0 1 cosx = 1 ∙ 1 = 1 De manera similar tratá de demostrar que: lim x → 0 x tan x = 1 ___________________________________________________________ Esta fue nuestra primera clase teórica. Volvé a leerla con atención y profundidad. Y luego a trabajar con las actividades… https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noto_Emoji_Oreo_1f913.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noto_Emoji_Oreo_1f913.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noto_Emoji_Oreo_1f913.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Noto_Emoji_Oreo_1f913.svg Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 12 de 27 4. Bibliografía: [1] STEWART, JAMES (1999), Cálculo – Conceptos y Contextos, México – Thomson Editions [2] RUTENBERG, E., AVERNA, C., GALARDO, O. (2005), Nociones de Cálculo, Buenos Aires – Ed. Prometeo, 3ª ed. [3] AVERNA, C.; RUTENBERG, E. (2007), Nociones de Cálculo, Tomos 1 y 2, Buenos Aires – Ed. Prometeo, 4ª edición 5. Actividad pedagógica: Pueden trabajar con los siguientes ejercicios del Trabajo Práctico a continuación: 2), 4), 5), 6) De los cuales son ejercicios obligatorios: 2) a, j 4) a, c, e 5) a, c, f 6) a, c, d, f Ayuda con el 5) d) : Es una indeterminación 0 0 . Es un límite de una expresión fraccionaria donde aparecen raíces cuadradas. lim x→√2 𝑥−√2 x2−2 = lim x→√2 (𝑥−√2)(𝑥+√2) (x2−2)(𝑥+√2) = lim x→√2 𝑥2−(√2)2 (x2−2)(𝑥+√2) = lim x→√2 𝑥2−2 (x2−2)(x+√2) = = lim x→√2 𝑥2−2 (x2−2)(x+√2) = = lim x→√2 1 x+√2 = 1 √2+√2 = 1 2∙√2 = √2 4 El 4) d), 5) b) y 6) b) los tenés resueltos en la explicación del desarrollo de la teoría. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 13 de 27 TRABAJO PRÁCTICO: LIMITES 1) Demostrar que el límite indicado es correcto utilizando la definición. Hallar en función de . a) 142)(3xlim 4x =+ → c) 14x)(9lim 2x =− → b) 115)(6xlim 1x =+ → d) 51)2x(lim 3x −=+− → 2) Caso 1: Ausencia de Indeterminación:a) 5 x 2 3x 8 lim x 4→ − + + g) ( ) x 2 1-xlim x → b) 64xx 1x lim 2 3 1x −+ − → h) 1)ln(xlim 3x + → c) 22x 125x lim 3 5 0x + − → i) 2 x 0 (x 5) (x 1) lim 2 cosx→ + + d) 2x 2 x 3 x 2x 3 lim x 1→ − − + j) 2 x 3 3 x lim x 1→ − + e) 38x 12x lim 0x − − → k) 1t sentcos 5t cos 3tsen lim 3 2 2 π t ++ ++ → f) 2 e1 lim t 0t + → l) 1x 6 x cos-x 3 0x x cosx- cos(5x)-sen(4x) lim + → + 3) Caso 2: Límites laterales: a) x 1 lim 0x→ c) 20x x 1 lim → e) |5x| 5-x lim 5x −→ b) 3x 5 lim 3x −→ d) xlnlim +→0x f) 4x 13x lim 4x − − → g) 2x- 1 lim -2x +→ h) +→ x 1 ln 0x lim i) xe 1 -0x lim → j) x 3 0x lim 3 +→ k) x 1 0x 5 1 lim - → l) x x 0x lim → Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 14 de 27 4) Caso 3: Indeterminación → → ( 0) ( 0) : a) 158xx 65xx lim 2 2 3x +− +− → f) 2 x 1 2 2 3x 32xx 34xx lim + → −− +− b) 2xx 1512x3x lim 2 2 1x −+ −+ → g) ax ax lim 33 ax − − → c) 8x 4x lim 3 2 2x − − → h) 1x 21x x 1-x lim + → −1 d) 12x7xx 45xx lim 23 2 4x +− +− → i) t xt)(x lim 33 0t −+ → e) 234 23 2x 8x2xx 812x6xx lim −+ −+− → 5) Caso 4: Indeterminación → → ( 0) ( 0) (irracionales): a) x2 4x lim 4x − − → f) 9x 16x lim 0x +− +− → 3 4 b) 3x 3x lim 3x − − → g) 23 −+→ 21x x 1-x lim c) 2x 3x lim 0x −+→ 4 h) 2x 4x lim 2 2x − − +→ d) 2x 2x lim 2 2x − − → i) 1-x x lim 2 1x 23 −+ → e) x x2x2 lim 0x +−− → j) 1 2 − − +→ x xx 1x lim 6) Caso 5: Indeterminación → → ( 0) ( 0) (trigonométricos), para utilizar: 00)(1 f(x) f(x) sen →→= → xcuandoxfsi lim 0x 0 0)(1 f(x) f(x) sen xxcuandoxfsi →→= → lim 0xx a) x (4x) sen lim 0x→ f) 20x x 1- xcos lim → Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 15 de 27 b) x xtan lim 0x→ g) x x sen 2 2 23x-x 32x-x + + → lim 0x c) 6-x-x 6)-x-(x sen 2 2 lim 3x→ h) x senx x sen-x +→ lim 0x d) 3x (5x) sen2 lim 0x→ i) x- x) -sen(x cos3 lim x→ e) sen(5x) x) tan(2 lim 0x→ j) x (x) sen lim 0x +→ k) ( ) ( )2 42 − − → xsen xtg 2x lim l) )cos1 2 x x −→0x lim 7) Caso 6: Indeterminación → → ( ) ( ) : a) 4x 6x3x lim 2 x + + +→ g) 14x 23x lim 2 x − + +→ b) 12x 8xx lim 5 35 x + + +→ h) 2 2x 1 2 3x 6 2x 5x 10 lim x 1 + − →+ + − c) 52xx 2x lim 3x −+ − +→ i) x x 2x 1 lim 5x 2→+ − + d) 7x 10xx lim 35 x + + −→ j) xx xx x 44 44 lim − − +→ + − e) x xx lim 2 x + −→ k) 4 82 3 462 x 1x6x 3xx513x lim ++ −++− +→ f) 3x25x 5x3x lim x −+ +− +→ l) x x 1 1 37 73 + − +→0x lim 8) Caso 7: Indeterminación → + + → −( ) ( ) : a) 3 x 1 3 1 lim x 1x 1→ − −− e) ( ) x lim 2x x 4 →+ − + b) 2 x 1 3 2 lim x 1 x 1+→ − − − f) ( )2 x lim x 3x x →+ + − c) 2 3 2 x 2 x 1 x x 2 lim x 2 x 2x+→ + + − − − − g) ( ) x lim x 1 x →+ + − d) ( )2 x lim x x 2 →+ − + Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 16 de 27 9) Caso 8: Indeterminación ( ) → → ( ) 1 para utilizar: +→+→= + +→ xcuandoxfsie )( f(x) x f(x) 1 1lim ( ) 00)( →→=+ → xcuandoxfsief(x) 1 0x f(x)1lim a) x x x 1 1lim − +→ e) ( )x 3 0x 2x1lim − → b) x x 22x 12x lim + + +→ f) x 2 0x x) sen1(lim + → c) 12x x 5x3 5x1 lim − +→ + + g) x 1 0x 33x 32x lim + + → d) 2x x 3x 1x lim + +→ + − h) ( )x 3 2 0x x1lim + → i) ( )x 7 0x sen(5x)1lim + → j) ( ) x+ → + 2x 3 0x senx1lim k) ( )sen(x) 2 0x (x)tg31lim + → l) ( )tg(x) 1 0x 5sen(4x)1lim + → 10) Caso 9: Indeterminaciones varias: a) +→ x 1 sinx lim x d) 8x 3x7 lim 3 8x − −+ → b) xcotx lim x 0→ e) x lim x ln(x 1) lnx →+ + − c) x tan-1 x cos -x sen lim 4 →x f) x x)ln(1 lim 0x + → 11) Caso 10: Límite de funciones por tramos: a) Hallar el límite para 𝑥→2 de − = 2xsi,0 2xsi,x3 f(x) b) Hallar el límite para 𝑥→0 de + = 0xsi,x 0xsi,2x f(x) 3 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 17 de 27 c) Hallar el límite para 𝑥→9 de − − = 9xsi,2x18 9xsi,9x f(x) d) Hallar el límite para 𝑥→1 de = − − = 1xsi,5 1xsi, 1x 33x f(x) e) Hallar el límite para 𝑥→ 0 y 𝑥→3 de − − − = 3xsi,x4 3x0si,1x 0xsi,12x f(x) 2 12) Si x5x7 xx3 )x(f − + = , hallar: a) ( )xflim x +→ b) ( )xflim x −→ c) ( )xflim 0x → 13) ¿Existe x xcos1 lim 2 0x − → ? 14) Hallar las ecuaciones de las asíntotas de las siguientes funciones: a) ( ) 3 2 2 3x 9x 12 f x 2x 2x 4 + − = + − g) ( ) x f x 4x 2 = + b) ( ) 3 2 2 2x 6x 8 f x 3x 9x 6 + − = + + h) ( ) ( )= +f x ln x 3 c) ( ) 2 3 2 2x 4x 6 f x 3x 12x 3x 12 + − = + − − i) 4x sen(3x) (x) f = d) ( ) 3 2 2 x 2x 5x 20 f x x 4 + + + = − j) ( ) x 5f x e− += e) ( ) 2 2x f x x 1 = + f) ( ) 22x 4x 6 f x 3x 6 − + + = + 15) Hallar una función que tenga como asíntota horizontal a la recta 𝑦 = 2, y como asíntotas verticales a 𝑥 = 5 y a x = 4. 16) Deducir la ecuación de una función, cuya A.O. sea y 2x 5= + y su A.V. sea x 2= Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 18 de 27 APLICACIONES ECONÓMICAS 17) El costo de fabricar una cierta cinta de video es C(x) 20000 5x= + , donde x es el número de cintas fabricadas. El Costo promedio por cinta, denotadopor C(x)o 𝐶𝑚𝑒(𝑥) se encuentra dividiendo C(x) entre x. Encontrar: a) C(1000) b) (10000)C c) (x)Clim 100000x→ d) x lim C(x) →+ 18) La Demanda de un artículo viene dada por la fórmula 3000 p 3q 4 = + . Si la cantidad demandada crece indefinidamente, ¿a cuánto tiende el Ingreso? 19) Los costos variables por unidad de un determinado producto ascienden a $35. Los costos fijos anuales ascienden a $125.000. Encontrar a qué valor tiende el Costo medio cuando el número de unidades tiende a infinito. 20) La función Costo medio está dada por ( ) q 1206q qC + = , donde q es la cantidad de artículos producidos: a) Determinar el costo fijo y el precio de costo unitario. b) ¿Cuál es el significado de la pendiente del 𝐶𝑇.? c) ¿A cuánto tiende el Costo total cuando 𝑞 se acerca a 5? 21) Un negocio vende un determinado artículo en $40 pesos la unidad y se estima un costo fijo en $300. Con estos datos: a) Escribir las funciones de Ingreso y de Costo total sabiendo que ambas coinciden en 𝑞 = 20. b) Encontrar el o los valores de q para que el negocio sea rentable. c) Si q aumenta indefinidamente, ¿en qué valor se estabiliza el Beneficio medio? Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 19 de 27 RESPUESTAS 1) a) = 3 b) = 6 c) = 4 d) = 2 2) a) 3 44 − b) 0 c) -6 d) 0 e) 3 3 f) 1 g) 2 1 h) ln 4 i) 2 25 j) 0 k) 3 l) ∄ 3) a) b) c) + d) - e) ∄ f) g)+h) + i) 0 j) + k) + l) 1 4) a) 2 1 − b) 6 c) 3 1 d) 4 3 e) 0 f) 3 7 2 1 g) 3 a2 h) 4 1 i) 3 x2 5) a) -4 b) 6 3 c) 12 d) 4 2 e) 2 2 − f) 4 3 g) 2 h) + i) 2 1 j)0 6)a) 4 b) 1 c) 1 d) 0 e) 5 2 f) - 2 1 g) 2 3 h) 0 i) -1 j)0 k) 4 l) 0 7) a) + b) 2 1 c) 0 d) + e) -1 f) 5 3 g) 4 3 h) 1 i) 0 j) 1 k) 7 8 l) 1 8) a) -1 b) + c) + d) 0 e) + f) 2 3 g) 0 9) a) 1−e b) 2 1 − e c) 5 4 − e d) 4−e e) 6−e f) 2e g) 3 1 − e h) 1 i) 35e j) 3e k) 6e l) 20e 10) a) 1 b) 1 c) 2 2 − d) 72 1 e) 1 f) 1 11) a) b) c) 0 d) 3 e) -1 y 12) a) 2 b) 6 1 c) 13) 14) a) A.O.:𝑦 = 3 2 𝑥 + 3 g) A.H.: 1 y 2 = ; A.V.: 2 1 x −= b) A.V.: 𝑥 = −1; A.O.:𝑦 = 2 3 𝑥. h) A.V.:𝑥 = −3 c) A.V.: x 1 ; x 4= − = − ; A.H.:𝑦 = 0 i) A.H.:𝑦 = 0 d) A.V.:𝑥 = −2; 𝑥 = 2 ; A.O.:𝑦 = 𝑥 + 2 j) A.H.:𝑦 = 0, 𝑠𝑖 𝑥 → +∞ e) A.H.:𝑦 = 0. f) A.V.:𝑥 = −2 ; A.O.:𝑦 = − 2 3 𝑥 + 8 3 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 20 de 27 15) Ejemplo: ( )( )4x5x 1x2 y 2 −− + = 16) Ejemplo: 1 y 2x 5 x 2 = + + − y sacando común denominador resulta: 22x x 9 y x 2 + − = − APLICACIONES ECONOMICAS: 17) a) 25 b) 7 c) 5,2 d) 5 18) 1000 19) 35 20)a) cf: 120 precio de costo unitario: 6 b) Es el precio de costo unitario c) 150 21) a) I(q) = 40 q C(q) = 300 + 25 q b) q > 20 c) 15 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 21 de 27 6. Material complementario de la clase: Aquí encontrarás ejercicios resueltos que te servirán para trabajar con los del trabajo práctico y enriquecerte mucho más: LIMITE DE FUNCIONES INDETERMINACIÓN (→0) (→0) Expresiones Fraccionarias donde aparecen Polinomios: Ejercicio 1: lim 𝑥→0 (1+𝑥)2−1 𝑥 = (→0) (→0) Esta indeterminación nos sugiere desarrollar el cuadrado del binomio que está en el numerador: (1 + 𝑥)2 = 1 + 2𝑥 + 𝑥2 Resulta: lim 𝑥→0 1 + 2𝑥 + 𝑥2 − 1 𝑥 = lim 𝑥→0 𝑥2 + 2𝑥 𝑥 = lim 𝑥→0 𝑥. (𝑥 + 2) 𝑥 = Simplificando resulta: = lim 𝑥→0 ( 𝑥 + 2) = 2 ∴ lim 𝑥→0 (1 + 𝑥)2 − 1 𝑥 = 2 Ejercicio 2: lim 𝑥→5 𝑥2−25 𝑥2−3𝑥−10 = (→0) (→0) Esta indeterminación nos sugiere trabajar con casos de factoreo. Factorizamos el numerador como una diferencia de cuadrados y el denominador como polinomio cuadrático. Recordar que: 𝑎𝑥2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 = 𝑎(𝑥 − 𝑥1)(𝑥 − 𝑥2) siempre que las raíces sean reales, tenemos lim 𝑥→5 (𝑥 + 5). (𝑥 − 5) (𝑥 − 5). (𝑥 + 2) = Simplificando nos queda: Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 22 de 27 = lim 𝑥→5 (𝑥 + 5) (𝑥 + 2) = 10 7 ∴ lim 𝑥→5 𝑥2 − 25 𝑥2 − 3𝑥 − 10 = 10 7 Ejercicio 3: lim 𝑥→2 𝑥3 −3𝑥2+4 𝑥3−7𝑥2+16𝑥−12 = (→0) (→0) Como 𝑥 = 2 es raíz de ambos polinomios, entonces, aplicando la Regla de Ruffini en el polinomio numerador, tenemos: 𝑥3 − 3𝑥2 + 0𝑥 + 4 = (𝑥 − 2)2. (𝑥 + 1) Aplicando la Regla de Ruffini en el polinomio denominador, tenemos: 𝑥3 − 7𝑥2 + 16𝑥 − 12 = (𝑥 − 2)2. (𝑥 − 3) Reemplazando, nos queda: = lim 𝑥→2 𝑥3 − 3𝑥2 + 4 𝑥3 − 7𝑥2 + 16𝑥 − 12 = lim 𝑥→2 (𝑥 − 2)2. (𝑥 + 1) (𝑥 − 2)2. (𝑥 − 3) Simplificando los factores comunes del numerador y del denominador, nos queda: = lim 𝑥→2 (𝑥 − 2)2. (𝑥 + 1) (𝑥 − 2)2. (𝑥 − 3) = lim 𝑥→2 𝑥 + 1 𝑥 − 3 = Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 23 de 27 Finalmente, evaluamos el límite para, una vez salvada la indeterminación, obtener el valor verdadero del mismo: lim 𝑥→2 𝑥 + 1 𝑥 − 3 = − 3 ∴ lim 𝑥→2 𝑥3 − 3𝑥2 + 4 𝑥3 − 7𝑥2 + 16𝑥 − 12 = −3 Expresiones Fraccionarias donde aparecen Raíces Cuadradas: Ejercicio 4: lim 𝑥→6 2−√𝑥−2 𝑥2−36 = (→0) (→0) Indeterminado. Para hallar el valor verdadero de este tipo de límites, se debe multiplicar al numerador y al denominador por el conjugado de la expresión que contiene la raíz cuadrada: = lim 𝑥→6 2 − √𝑥 − 2 𝑥2 − 36 ∙ ( 2 + √𝑥 − 2 2 + √𝑥 − 2 ) = El producto de los factores que quedan en el numerador, resultan ser una diferencia de cuadrados desarrollada, entonces, sabiendo que: (𝐴2 − 𝐵2) = (𝐴 − 𝐵) ∙ (𝐴 + 𝐵) Nos queda: = lim 𝑥→6 22 − (√𝑥 − 2 2 ) 2 (𝑥2 − 36) ∙ (2 + √𝑥 − 2) = Simplificando el cuadrado de la raíz con el cuadrado del índice, obtenemos la siguiente expresión: = lim 𝑥→6 22 − (𝑥 − 2) (𝑥2 − 36) ∙ (2 + √𝑥 − 2) = Desarrollando la diferencia de cuadrados del denominador y operando sobre el numerador: = lim 𝑥→6 4 − 𝑥 + 2 (𝑥 − 6) ∙ (𝑥 + 6) ∙ (2 + √𝑥 − 2) = Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 24 de 27 Evaluando nuevamente el límite: = lim 𝑥→6 −𝑥 + 6 (𝑥 − 6) ∙ (𝑥 + 6) ∙ (2 + √𝑥 − 2) = (→ 0) (→ 0) Sacando factor común −1 en el numerador: = lim 𝑥→6 −(𝑥 − 6) (𝑥 − 6) ∙ (𝑥 + 6) ∙ (2 + √𝑥 − 2) = Simplificamos el factor (𝑥 − 6) tanto en el numerador como en el denominador: = lim 𝑥→6 −(𝑥 − 6) (𝑥 − 6). (𝑥 + 6). (2 + √𝑥 − 2 2 ) = lim 𝑥→6 −1 (𝑥 + 6). (2 + √𝑥 − 2 2 ) = Finalmente, salvada la indeterminación, evaluamos nuevamente el límite y obtenemos el valor verdadero del mismo: lim 𝑥→6 −1 (𝑥 + 6). (2 + √𝑥 − 2 2 ) = − 1 48 ∴ lim 𝑥→6 2 − √𝑥 − 2 𝑥2 − 36 = − 1 48 Expresiones fraccionarias donde aparece la funciónseno. Para hallar el valor verdadero de este tipo de límites, recordar: ➢ lim 𝑥→𝑥0 𝑠𝑒𝑛[𝑓(𝑥)] 𝑓(𝑥) = 1 𝑠𝑖 𝑓(𝑥) → 0 𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑥 → 𝑥0 Ejercicio 5: lim 𝑥→1 sen(−2𝑥+2) 𝑥2+𝑥−2 = (→0) (→0) Puesto que para 𝑥 = 1 se anula también el denominador, entonces factorizamos aplicando la Regla de Ruffini: 𝑥2 + 𝑥 − 2 = (𝑥 − 1) ∙ (𝑥 + 2) Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 25 de 27 = lim 𝑥→1 sen(−2𝑥 + 2) (𝑥 − 1) ∙ (𝑥 + 2) = Multiplicando numerador y denominador por −2, y distribuyendo convenientemente en el denominador, tenemos: = lim 𝑥→1 −2 ∙ sen(−2𝑥 + 2) −2. (𝑥 − 1). (𝑥 + 2) = = lim 𝑥→1 −2. sen(−2𝑥 + 2) (−2𝑥 + 2). (𝑥 + 2) = Aplicando propiedades de los límites, tenemos: = −2. [lim 𝑥→1 sin(−2𝑥 + 2) (−2𝑥 + 2) ∙ lim 𝑥→1 1 𝑥 + 2 ] = −2. (1). ( 1 3 ) = − 2 3 ∴ lim 𝑥→1 sen(−2𝑥 + 2) 𝑥2 + 𝑥 − 2 = − 2 3 Ejercicio 6: lim 𝑥→0 1−cos 𝑥 3𝑥2 = (→0) (→0) Multiplicando numerador y denominador por el conjugado de (1 − cos 𝑥) tenemos: = lim 𝑥→0 1 − cos 𝑥 3𝑥2 ∙ ( 1 + cos 𝑥 1 + cos 𝑥 ) El producto de los factores que quedan en el numerador, resultan ser una diferencia de cuadrados desarrollada, entonces, sabiendo que: (𝑥2 − 𝑎2) = (𝑥 − 𝑎) ∙ (𝑥 + 𝑎) Nos queda: = lim 𝑥→0 1 − (cos 𝑥)2 3𝑥2 ∙ (1 + cos 𝑥) = Sabiendo que (sen 𝑥)2 + (cos 𝑥)2 = 1 → (sin 𝑥)2 = 1 − (cos 𝑥)2 y reemplazando, nos queda: = lim 𝑥→0 (sen 𝑥)2 3𝑥2. (1 + cos 𝑥) = Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 26 de 27 Aplicando propiedades de los límites, reacomodando convenientemente y evaluando tenemos: = 1 3 ∙ [lim 𝑥→0 sen 𝑥 𝑥 ∙ lim 𝑥→0 sen 𝑥 𝑥 ∙ lim 𝑥→0 1 (1 + cos 𝑥) ] = 1 3 ∙ (1 .1 . 1 2 ) = 1 6 ∴ lim 𝑥→0 1 − cos 𝑥 3𝑥2 = 1 6 Ejercicio 7: lim 𝑥→0 𝑠𝑒𝑛 (5𝑥) 𝑡𝑔(6𝑥) = (→0) (→0) Esta indeterminación nos sugiere pensar en el límite trigonométrico fundamental: lim 𝑥→0 𝑠𝑒𝑛(𝑓(𝑥)) 𝑥 = 1 𝑠𝑖 𝑓(𝑥) → 0 𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑥 → 0 Y teniendo en cuenta que: 𝑡𝑔(𝑥) = 𝑠𝑒𝑛(𝑥) cos (𝑥) = lim 𝑥→0 𝑠𝑒𝑛 (5𝑥) 𝑠𝑒𝑛(6𝑥) cos (6𝑥) = lim 𝑥→0 𝑠𝑒𝑛 (5𝑥). 𝑐𝑜𝑠(6𝑥) 𝑠𝑒𝑛(6𝑥) = Si multiplicamos el numerador por: 5𝑥 5𝑥 = 1 y el denominador por: 6𝑥 6𝑥 = 1 el ejercicio no altera: = lim 𝑥→0 𝑠𝑒𝑛(5𝑥). 5𝑥 5𝑥 . 𝑐𝑜𝑠(6𝑥) 𝑠𝑒𝑛(6𝑥). 6𝑥 6𝑥 = Entonces podemos obtener la forma fundamental en el numerador y en el denominador: = lim 𝑥→0 𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 5𝑥 . 5𝑥 cos(6𝑥) 𝑠𝑒𝑛(6𝑥) 6𝑥 . 6𝑥 = lim 𝑥→0 ( 𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 5𝑥 . 5. cos(6𝑥)) lim 𝑥→0 𝑠𝑒𝑛(6𝑥) 6𝑥 ∙ 6 = = lim 𝑥→0 ( 𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 5𝑥 ) . lim 𝑥→0 5. 𝑐𝑜𝑠(6𝑥) lim 𝑥→0 ( 𝑠𝑒𝑛(6𝑥) 6𝑥 ) . lim 𝑥→0 6 = 1.5.1 1.6 = 5 6 ∴ lim 𝑥→0 𝑠𝑒𝑛 (5𝑥) 𝑡𝑔(6𝑥) = 5 6 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 27 de 27 No te olvides de consultar fuentes bibliográficas, material de soporte virtual en internet, utilizar diferentes aplicaciones del celular y la calculadora. En particular te recomendamos los siguientes links: • S.Schmidt et al. “Práctica del curso Cálculo Diferencial e Integral. Selección de ejercicios”. Revista digital, Matemática, Educación e Internet: https://tecdigital.tec.ac.cr/revistamatematica/Libros/practicas/A- Practicas-CDI-I-2019.pdf • PERMANENT CITATION Aori Nevo “Limits: A Graphical and Numerical Approach” Wolfram Demostrations Project Published: December 20 2011 https://demonstrations.wolfram.com/LimitsAGraphicalAndNumericalAp proach/ https://tecdigital.tec.ac.cr/revistamatematica/Libros/practicas/A-Practicas-CDI-I-2019.pdf https://tecdigital.tec.ac.cr/revistamatematica/Libros/practicas/A-Practicas-CDI-I-2019.pdf https://demonstrations.wolfram.com/LimitsAGraphicalAndNumericalApproach/ https://demonstrations.wolfram.com/LimitsAGraphicalAndNumericalApproach/
Compartir