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Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 1 de 36 DOCUMENTO DE CLASE Clase N°: 3 1. Objetivo/s de la clase: • Estudiar el concepto central del análisis matemático (límite funcional). • Utilizar correctamente diferentes técnicas algebraicas para resolver ejercicios de límite de las indeterminaciones ∞ − ∞ y 1∞. • Reconocer las asíntotas de la gráfica de una función y comprender su significado. • Observar y analizar el comportamiento de la gráfica de una función 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 36 2. Mapa conceptual de la clase: Límite Funcional Indeterminaciones 1ꚙ ꚙ - ꚙ Asíntotas Asíntota Vertical Asíntota Horizontal Asíntota Oblicua Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 3 de 36 3. Desarrollo: Indeterminación ∞ − ∞ Recordamos que (→ +∞) + (→ −∞) simboliza una suma de funciones en la cual uno de los términos tiende a +∞ y el otro tiende a −∞ . Comúnmente la escribimos como “∞ − ∞”. En esta clase sólo veremos dos tipos especiales de ejercicios donde aparecerá esta forma indeterminada: • Diferencia de expresiones racionales • Diferencia con alguna expresión irracional (raíz cuadrada). Diferencia de expresiones racionales Para calcular estos límites debemos primero resolver la diferencia (factorizar todos los denominadores posibles y hallar denominador común) y luego analizar si nos encontramos con otra forma indeterminada o ya podemos presentar la solución del ejercicio. Si nos encontramos con otra forma indeterminada utilizamos la técnica correspondiente a esa situación. Ejemplo: lim x→1+ ( 3 x−1 − 2 x2−1 ) = lim x→1+ ( 3 x−1 − 2 (x+1)(x−1) ) = lim x→1+ 3(x+1)−2 (x−1)(x+1) = lim x→1+ 3x+3−2 (x−1)(x+1) = lim x→1+ 3x+1 (x−1)(x+1) = lim x→1+ 3x+1 x2−1 = 4 →0+ = +∞ En este ejemplo, luego de resolver la diferencia no nos encontramos con otra forma indeterminada y pudimos presentar la solución directamente. Diferencia con alguna expresión irracional (raíz cuadrada) Para calcular estos límites debemos multiplicar por el conjugado de la expresión. Se busca lograr un producto de una suma por su diferencia ( (a+b) (a-b) ) para formar una diferencia de cuadrados ( a2 - b2 ) que nos llevará a encontrarnos con otra forma indeterminada o ya podemos presentar la solución del ejercicio. Si nos encontramos con otra forma indeterminada utilizamos la técnica correspondiente a esa situación. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 4 de 36 Ejemplo: lim x→+∞ ( x − √x2 + 2 ) = lim x→+∞ ( x−√x2+2 )∙(x+√x2+2) x+√x2+2 = lim x→+∞ x2−(√x2+2 ) 2 x+√x2+2 = lim x+∞ x2−(x2+2) x+√x2+2 = lim x+∞ x2−x2−2 x+√x2+2 = lim x+∞ −2 x+√x2+2 = 0 Ejemplos más elaborados podés encontrar en el material complementario de la clase. Indeterminación 𝟏∞ (→ 1)→∞ simboliza una potencia en la cual la función de la base tiende a 1 y la del exponente tiende a infinito. ¿Te acordás los límites básicos que detallamos en la primera clase? Bueno, ahora agregaremos otros dos límites notables que debemos recordar para resolver esta forma indeterminada. • Queremos calcular el siguiente límite: lim 𝑥→+∞ (1 + 1 𝑥 )𝑥 Al igual que lim x→0 senx x = 1, el resultado de este límite presenta una demostración formal que no la veremos en la cursada, pero para hallarlo estudiaremos, con tabla de valores, la tendencia de la función para x tendiendo a +∞: f(x) = (1 + 1 x )x x f(x) 10 2,59374246 100 2,70481382 1000 2,71692393 100000000 2,718281815 𝑥 → +∞ Los valores de la función se aproximan al número irracional e. Si hallás con la calculadora las primeras cifras del número e te encontrarás con 2,718281828. Si lo comparás con el último número de la tabla tiene 7 decimales comunes. Y de esta manera cuanto más elevado sea el valor de x, más cifras decimales compartirán. 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 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 5 de 36 Conclusión: lim x→+∞ (1 + 1 x )x = e Generalización: (1) lim x→+∞ (1 + 1 f(x) ) f(x) = e si f(x) → +∞ cuando x → +∞ Esta estructura se aplica en la resolución de algunos ejercicios de límite de la forma indeterminada 𝟏∞ que aparecen en el Trabajo Práctico de Límites. En un ejercicio debemos observar que en la base haya dos términos, uno de ellos debe ser un “uno” y el otro la “función recíproca” 1 f(x) . Además, en el exponente nos debe aparecer la función f(x). Siempre que el ejercicio tenga la estructura (1) y que f(x) → +∞ cuando x → +∞, el resultado será el número e. Veamos un ejemplo sencillo: Hallar lim x→+∞ (1 + 1 2x+2 ) 2𝑥+2 ; f(x) = 2 x + 2 2𝑥 + 2 → +∞ cuando 𝑥 → +∞, entonces 1 2x+2 → 0 y la base (1 + 1 2x+2 ) → 1. El exponente 2𝑥 + 2 → +∞ . Por lo tanto, la expresión (1 + 1 2x+2 ) 2𝑥+2 es una forma indeterminada 1∞. Ahora bien, si analizamos lim x→+∞ (1 + 1 2x+2 ) 2𝑥+2 nos encontramos con la estructura (1). Y como conclusión podemos terminar el ejemplo presentando la respuesta correspondiente. lim x→+∞ (1 + 1 2x + 2 ) 2x+2 = e ¡No siempre será tan simple como en el ejemplo! ¿Hacemos otro ejercicio de mayor dificultad? ¿Te animás? 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 36 Segundo ejemplo: lim x→+∞ ( 1+5x 3+5x ) 2x−1 En primera instancia: Aplicando la propiedad de límite que vimos en la Clase 1: lim x→x0 [f(x)]g(x) = [ lim x→x0 f(x)] lim x→x0 g(x) , si lim x→x0 f(x) > 0 Calculamos los límites de la base y del exponente por separado: lim x→+∞ 1+5𝑥 3+5𝑥 = 1 y lim 𝑥→+∞ (2𝑥 − 1) = +∞ Es decir, nos encontramos con la forma indeterminada 1∞. Ahora debemos convertir la base en dos términos: 1 y 1 f(x) . ¿Como lo haremos? ¡El álgebra viene en nuestra ayuda! Hay varias maneras de lograrlo. Te explicamos una y encontrarás otra en el material complementario. Vamos a dividir el polinomio (1+5x) con el polinomio (3+5x). Repasá división de polinomios en el material del ingreso, en el de la secundaria, o buscalo por internet! Para que el artificio funcione ambos polinomios deben tener el mismo término lineal (aquí 5 x). Ordená en forma decreciente y completá los polinomios. 5 x + 1 5 x + 3 -5 x - 31 - 2 𝑃 𝑄 = 𝐶 + 𝑅 𝑄 5𝑥+1 5𝑥+3 = 1 + −2 5𝑥+3 C: cociente de la división R: resto de la división Uno de los términos es el 1 que buscábamos. Ahora vamos a dividir al numerador y al denominador de la fracción por -2: −2 5x+3 = −2 −2 5x+3 −2 = 1 5x+3 −2 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 7 de 36 ¡Listo! ¡Lo logramos! Ya tenemos que 5x+1 5x+3 = 1 + 1 5x+3 −2 , es decir 5x+1 5x+3 = 1 + 1 f(x) donde f(x) = 5x+3 −2 . Entonces hasta ahora el ejercicio nos queda: lim x→+∞ ( 1+5x 3+5x ) 2x−1 = lim 𝑥→+∞ ( 1 + 1 5𝑥+3 −2 )2𝑥−1 Ahora necesitamos que el exponente de esta base sea la función 5𝑥+3 −2 . Para obtenerlo multiplicamos a (2 x -1) que ya figura en el exponente por 5𝑥+3 −2 ∙ −2 5𝑥+3 . Nos queda: lim 𝑥→+∞ (1 + 1 5𝑥+3 −2 ) (2𝑥−1)∙ 5𝑥+3 −2 ∙ −2 5𝑥+3 = = lim 𝑥→+∞ (1 + 1 5𝑥+3 −2 ) 5𝑥+3 −2 ∙(2𝑥−1)∙ −2 5𝑥+3 Reordenando con la propiedad de la potenciación: 𝑎𝑏∙𝑐∙𝑑 = (𝑎𝑏)𝑐∙𝑑 = lim 𝑥→+∞ [(1 + 1 5𝑥+3 −2 ) 5𝑥+3 −2 ] (2𝑥−1)∙ −2 5𝑥+3 Y utilizando lim x→x0 [f(x)]g(x) = [ lim x→x0 f(x)] lim x→x0 g(x) , si lim x→x0 f(x) > 0 Podemos escribir: = lim 𝑥→+∞ [(1 + 1 5𝑥+3 −2 ) 5𝑥+3 −2 ] lim 𝑥→+∞ −2 5𝑥+3 ∙(2𝑥−1) = lim 𝑥→+∞ [(1 + 1 5𝑥+3 −2 ) 5𝑥+3 −2 ] lim 𝑥→+∞ −4𝑥+2 5𝑥+3 ∙ Resolviendo ambos límites por separado llegamos al resultado final: lim x→+∞ ( 1+5x 3+5x ) 2x−1 = 𝑒− 4 5 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 8 de 36 Entonces algunos ejercicios del Trabajo Práctico de límites pueden resolverse llevando al enunciado a la forma (1 + 1 f(x) ) f(x) . • El otro límite notable que se corresponde a la forma indeterminada 1∞ es lim 𝑥→0 (1 + 𝑥) 1 𝑥 Para calcularlo estudiaremos, con tabla de valores, la tendencia de la función para x tendiendo a 0 por derecha: f(x) = (1 + x ) 1 𝑥 x f(x) 1 2 0,1 2,59374246 0,01 2,704813829 0,0000001 2,718281693 𝑥 → 0+ Los valores de la función se aproximan al número irracional e. Si hallás con la calculadora las primeras cifras del número e te encontrarás con 2,718281828. Si lo comparás con el último número de la tabla tiene 6 decimales comunes. Y de esta manera cuanto más pequeño sea el valor de x, más cifras decimales compartirán. Si lo hiciéramos para x tendiendo a cero por izquierda llegamos también al número e . Conclusión: lim x→0 (1 + x) 1 𝑥 = e Generalización: (2) lim x→0 (1 + f(x)) 1 𝑓(𝑥) = e si f(x) → 0 cuando x → 0 Esta otra estructura se aplica en la resolución de algunos ejercicios de límite de la forma indeterminada 𝟏∞ que aparecen en el Trabajo Práctico de Límites. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 9 de 36 En un ejercicio debemos observar que en la base haya dos términos, uno de ellos debe ser un “uno” y el otro la función f(x). Además, en el exponente nos debe aparecer la “función recíproca” ( 1 f(x) ). Siempre que el ejercicio tenga la estructura (2) y que f(x) → 0 cuando x → 0, el resultado será el número e. Veamos un ejemplo: Hallar lim x→0 (1 + 𝑥2) 3 𝑥 ; 𝑥2 → 0 cuando 𝑥 → 0, entonces la base (1 + 𝑥2) → 1 El exponente 3 𝑥 → +∞ cuando 𝑥 → 0 . Por lo tanto, la expresión (1 + 𝑥2) 3 𝑥 es una forma indeterminada 1∞. Ahora bien, si analizamos (1 + 𝑥2) 3 𝑥 , no nos encontramos con la estructura (2). La base de la potencia debe tener dos términos: un “uno” y la función f(x). El uno ya lo tenemos y la función es f(x) = x2. En cambio, en el exponente debe aparecer la función 1 𝑥2 lo cual observamos que no ocurre. ¿Cómo procedemos entonces? Para obtenerlo multiplicamos a 3 𝑥 que ya figura en el exponente por 1 𝑥2 ∙ 𝑥2 1 Nos queda: lim 𝑥→0 (1 + 𝑥2 ) 3 𝑥 ∙ 1 𝑥2 ∙ 𝑥2 1 = = lim 𝑥→0 (1 + 𝑥2 ) 1 𝑥2 ∙ 3 𝑥 ∙ ∙ 𝑥2 1 Reordenando con la propiedad de la potenciación: 𝑎𝑏∙𝑐∙𝑑 = (𝑎𝑏)𝑐∙𝑑 = lim 𝑥→0 [(1 + 𝑥2) 1 𝑥2] 3 𝑥 ∙∙ 𝑥2 1 Y utilizando lim x→x0 [f(x)]g(x) = [ lim x→x0 f(x)] lim x→x0 g(x) , si lim x→x0 f(x) > 0 Podemos escribir: = lim 𝑥→0 [(1 + 𝑥2) 1 𝑥2] lim 𝑥→0 ( 3 𝑥 ∙∙ 𝑥2 1 ) Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 10 de 36 = lim 𝑥→0 [(1 + 𝑥2) 1 𝑥2] lim 𝑥→0 3𝑥 Resolviendo ambos límites por separado llegamos al resultado final: lim x→+0 (1 + 𝑥2) 3 𝑥 = 𝑒0 = 1 Entonces algunos ejercicios del Trabajo Práctico de límites pueden resolverse llevando al enunciado a la forma (1 + 𝑓(𝑥)) 1 𝑓(𝑥). Conclusión: En la resolución de ejercicios de la forma indeterminada 1∞ en el T. P. debemos llevar al enunciado a la forma: (1 + 1 f(x) ) f(x) o a la forma (1 + f(x)) 1 f(x) según x tienda a infinito o a cero. Más ejercicios resueltos podés encontrar en el material complementario. Asíntotas: Una asíntota es una recta a la cual la función se acerca indefinidamente. Puede ser vertical, horizontal u oblicua. Asíntota vertical: Definición: La recta que tiene ecuación cartesiana 𝑥 = 𝑎 es una asíntota vertical de la función f (x) ⟺ lim 𝑥⟶𝑎+ f(x) = ±∞ o lim 𝑥⟶𝑎− f(x) = ±∞ o lim 𝑥⟶ 𝑎 f(x) = ∞ (El símbolo ⟺ se lee “si y sólo si”. Significa “es equivalente a”, “es lo mismo que”) Algunos gráficos posibles: A.V: x = a f a x y Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 11 de 36 A.V: x =a A.V: x = a ¿Cómo encontramos la asíntota vertical de una función? Por ejemplo, si nos dan f(x) = x+3 x2−9 Importante empezar hallando el dominio de f . Para ello, como la función es racional (cociente de polinomios), hallamos las raíces del denominador resolviendo 𝑥2 − 9 = 0. Obtenemos x = 3 y x = -3. Por lo tanto: 𝑑𝑜𝑚 𝑓 = ℝ − {−3, 3} Nuestras “posibles” asíntotas verticales son dos rectas cuyas ecuaciones podrían ser x = -3 y x = 3. f a x y a x y f Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 12 de 36 ➢ Para descubrir si x = -3 es la ecuación de una asíntota vertical debemos calcular los límites mencionados en su definición. La tendencia será precisamente -3 y el resultado debe ser infinito. Si el límite nos llegara a dar de resultado un número real no tenemos asíntota vertical. lim 𝑥⟶−3 x+3 x2−9 = 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 −6 = − 1 6 Este límite es una indeterminación 0 0 . Tuvimos que usar los artificios algebraicos correspondientes y como obtuvimos un número real ( − 1 6 ) decimos que no existe asíntota vertical conecuación x = -3, y escribimos ∄ A. V. ¿Podrías imaginar qué pasa con la gráfica en x = - 3? ➢ Para descubrir si x = 3 es la ecuación de una asíntota vertical debemos calcular los límites mencionados en la definición. La tendencia será precisamente 3 y el resultado debe ser infinito. Si el límite nos llegara a dar de resultado un número real no tenemos asíntota vertical. lim 𝑥⟶3 x+3 x2−9 = 6 →0 = ∞ Este límite no es una indeterminación, lo podemos calcular directamente, y como obtuvimos infinito decimos que existe asíntota vertical de f cuya ecuación es x = 3 y escribimos A.V.: x = 3 Curiosidad: Si hubieses querido saber el signo del infinito tendrías que calcular límites laterales: lim 𝑥⟶3+ x+3 x2−9 = 6 →0+ = + ∞ y lim 𝑥⟶3− x+3 x2−9 = 6 →0− = − ∞ Esto sería un soporte para graficar. La función al acercarse por derecha a la asíntota vertical “se va para arriba” y al acercarse por izquierda “ se va para abajo”. También, por definición, calculando alguno de estos límites laterales alcanzaría para justificar la existencia de asíntota vertical. 1 1 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 13 de 36 Observación: Una función puede tener infinitas asíntotas verticales. Buscá, por ejemplo, el gráfico de la función tan x. Asíntota horizontal: (b ∈ ℝ) Definición: La recta que tiene ecuación cartesiana 𝑦 = 𝑏 es una asíntota horizontal de la función f(x) ⟺ lim 𝑥⟶+∞ f(x) = 𝑏 o lim 𝑥⟶−∞ f(x) = 𝑏 Algunos gráficos posibles: A.H: y = b A.H: y = b A.H+ꚙ : y=b A.H-ꚙ : y=c x y b f f x y b x y b c Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 14 de 36 ¿Cómo encontramos la asíntota horizontal de una función? Por ejemplo, si nos dan f(x) = x+3 x2−9 , dom f = ℝ − {−3, 3} Debemos calcular dos límites como lo dice la definición. Las tendencias de ellos serán, al + ꚙ y al - ꚙ. El resultado debe ser un número real b para establecer la existencia de asíntota horizontal y se escribe la ecuación y = b aclarando hacia cuál de los infinitos ocurrió. Si alguno de los límites nos diera ꚙ no existe asíntota horizontal hacia ese infinito y escribimos ∄ 𝐴. 𝐻. ➢ lim 𝑥⟶+∞ x+3 x2−9 = 0 entonces podemos decir que tenemos asíntota horizontal al + ꚙ y una forma de escribirlo es : A.H+ꚙ: y = 0 ➢ lim 𝑥⟶−∞ x+3 x2−9 = 0 entonces podemos decir que tenemos asíntota horizontal al - ꚙ y una forma de escribirlo es : A.H-ꚙ: y = 0 Curiosidad: ¡Nos dio lo mismo! ¿Entonces para qué lo hacemos dos veces, al + ꚙ y al - ꚙ? Tenés razón! Si una función racional tiene asíntota horizontal al más infinito entonces tendrá la misma asíntota horizontal al menos infinito. No hace falta que resuelvas el límite para menos infinito. Podemos decir que existe una única asíntota horizontal y en particular, en este ejemplo podríamos escribir A.H. : y = 0 Pero ¡CUIDADO! Otro tipo de funciones, irracionales, logarítmicas, exponenciales, etc pueden tener asíntotas distintas al + ꚙ y al - ꚙ, o sólo tener una de ellas o no tener. En estos casos si calcularas sólo una de ellas el ejercicio estaría incompleto. Observación: Una función puede tener a lo sumo dos asíntotas horizontales. Buscá, por ejemplo, el gráfico de la función arc tan x. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 15 de 36 El primero de los gráficos con los que ilustramos la definición tiene asíntota horizontal al + ꚙ y no tiene asíntota horizontal al - ꚙ. El segundo de los gráficos tiene asíntota horizontal al - ꚙ y no tiene asíntota horizontal al + ꚙ. El tercero de los gráficos tiene una asíntota horizontal al - ꚙ y otra asíntota horizontal al + ꚙ. Para tener en cuenta: Una función puede cortar a su asíntota horizontal, como se muestra en el siguiente gráfico: Asíntota oblicua: (m ∈ ℝ, m ≠ 0, b ∈ ℝ) Definición: La recta que tiene ecuación cartesiana 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 es una asíntota oblicua de la función f (x) ⟺ lim x⟶+∞ [f(x) − (mx + b)] = 0 o lim x⟶−∞ [ f(x) − (mx + b)] = 0 Siendo para la asíntota oblicua al más infinito: m = lim x→+∞ f(x) x = lim x→+∞ [f(x) ∙ 1 x ] y b = lim x→+∞ [f(x) − mx] y para la asíntota oblicua al menos infinito: m = lim x→−∞ f(x) x = lim x→−∞ [f(x) ∙ 1 x ] y b = lim x→−∞ [f(x) − mx] x y Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 16 de 36 Los dos primeros renglones de la definición nos explican en forma simbólica que, por ejemplo, a medida que los valores de x se hacen cada vez más grandes (al más infinito), la diferencia que existe entre la función y la recta es cada vez más pequeña (tiende a 0), es decir, las gráficas se van “pegando” cada vez más . Lo mismo ocurrirá si tenemos asíntota oblicua al menos infinito. No utilizaremos dichos límites en la resolución de los ejercicios, sino los límites que nos permiten hallar la pendiente m y la ordenada al origen b de la recta. Algunos gráficos posibles: A.O: y = m x + b A.O: y = m x + b A.O1: y = m1 + b1 A.O2: y = m2 + b2 x x y y x y A.O+ꚙ : y=m x + b A.H-ꚙ: y = b x y Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 17 de 36 ¿Cómo encontramos la asíntota oblicua de una función? Por ejemplo, si nos dan f(x) = x2+1 x ; dom f = ℝ − {0} Debemos calcular el valor de la pendiente y de la ordenada al origen con las fórmulas correspondientes: m = lim x→+∞ f(x) x = lim x→+∞ [f(x) ∙ 1 x ] m = lim 𝑥→+∞ ( 𝑥2+1 𝑥 ∙ 1 𝑥 ) = lim 𝑥→+∞ 𝑥2+1 𝑥2 =1 ; m = 1 y b = lim x→+∞ [f(x) − m ∙ x] b = lim x→+∞ ( x2+1 x − 1 ∙ x) = lim x→+∞ x2+1−x2 x = lim x→+∞ 1 x = 0 ; b = 0 Por lo tanto, la ecuación de la asíntota oblicua al más infinito es: y = 1 x + 0 y = x Curiosidad: Si una función racional tiene asíntota oblicua al más infinito entonces tendrá la misma asíntota oblicua al menos infinito. No hace falta que resuelvas el límite para menos infinito. Podemos decir que existe una única asíntota oblicua y en particular, en este ejemplo podríamos escribir A.O. : y = x Pero ¡CUIDADO! Otro tipo defunciones, irracionales, logarítmicas, exponenciales, etc pueden tener asíntotas distintas al + ꚙ y al - ꚙ, o sólo tener una de ellas o no tener. En estos casos si calcularas sólo una de ellas el ejercicio estaría incompleto. Observación: Una función puede tener a lo sumo dos asíntotas oblicuas. Los dos primeros gráficos con los que ilustramos la definición tienen la misma asíntota oblicua al + ꚙ y - ꚙ. El tercero de los gráficos tiene asíntota oblicua al + ꚙ y tiene asíntota horizontal al - ꚙ. El cuarto de los gráficos tiene una asíntota oblicua al - ꚙ y tiene otra asíntota oblicua al + ꚙ. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 18 de 36 ¡ATENCIÓN! Una función no puede tener simultáneamente asíntotas horizontal y oblicua al más infinito, o simultáneamente al menos infinito, pues dejaría de ser función. Por lo tanto, por ejemplo, si ya encontraste asíntota horizontal al más infinito no se calcula la oblicua al más infinito. Esto nos haría más sencillo la búsqueda de asíntotas como te muestro en el siguiente ejemplo: f(x) = 2𝑥 𝑥2+1 ; dom f = ℝ ➢ ∄A. V. porque es una función racional cuyo denominador no tiene raíces reales. ➢ lim 𝑥⟶+∞ 2𝑥 𝑥2+1 = 0, entonces A.H.: y = 0 (acordate que no hace falta calcular al menos infinito porque daría lo mismo) ➢ ∄A. O. pues ya encontramos que la función tiene asíntota horizontal. ___________________________________________________________ Esta fue nuestra tercera clase teórica. Volvé a leerla con atención y profundidad. Y luego a trabajar con las actividades… ¡Ah! ¡¡¡Y también terminamos con la teoría de límite funcional!!! 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 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SMirC-party.svg https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 19 de 36 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 de Límites: 8), 9), 14). De los cuales son ejercicios obligatorios: 8) a, d 9) a, c, e, f, i 14) a, c, d Ayuda con el 10) b): lim 𝑥→0 (x cot x) = lim 𝑥→0 ( x ∙ cosx sin x ) = lim 𝑥→0 ( x sin𝑥 ∙ cos 𝑥 ) = lim 𝑥→0 ( x sin𝑥 ) ∙ lim 𝑥→0 cos 𝑥 = 1 ∙ 1 = 1 Ayuda con el 10) f): lim x→0 ln (1 + 𝑥) 𝑥 = lim x→0 l 𝑥 ∙ ln(1 + x) = lim 𝑥→0 ln(1 + 𝑥) 1 𝑥 = ln lim 𝑥→0 (1 + 𝑥) 1 𝑥 = ln 𝑒 = 1 El 8) b), d), 9) c), h) están resueltos en la explicación del desarrollo de la teoría. También encontrarás resuelto al 14) e). Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 20 de 36 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 21 de 36 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 22 de 36 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 lim35 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 23 de 36 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 24 de 36 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 25 de 36 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, denotado por 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 26 de 36 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 27 de 36 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 28 de 36 6. Material complementario de la clase: Aquí encontrarásejercicios resueltos que te servirán para trabajar con los de la guía y enriquecerte mucho más: LIMITE DE FUNCIONES INDETERMINACIÓN: (→ ∞) − (→ ∞) Ejercicio 1: lim 𝑥→2 ( 1 𝑥−2 − 4 𝑥2−4 ) Evaluando el límite, tenemos: lim 𝑥→2 ( 1 𝑥−2 − 4 𝑥2−4 ) = ( 1 →0 − 4 →0 ) = (→ ∞) − (→ ∞) Indeterminado. Recomendación: para resolver este tipo de límites, hay que realizar el cálculo matemático de lo que se encuentra dentro de los paréntesis. Para resolver la sustracción que se encuentra dentro de los paréntesis, tenemos que determinar el denominador común. Para ello debemos factorizar ambos denominadores: = lim 𝑥→2 ( 1 𝑥 − 2 − 4 (𝑥 − 2). (𝑥 + 2) ) = Una vez factorizados, debemos sacar el mínimo común denominador. El mismo se conforma de los factores comunes elevados al mayor exponente por los factores no comunes, en este caso nos queda: = lim 𝑥→2 ( (𝑥 + 2) − (4) (𝑥 − 2). (𝑥 + 2) ) = lim 𝑥→2 𝑥 + 2 − 4 (𝑥 − 2). (𝑥 + 2) = Evaluando el límite, tenemos: = lim 𝑥→2 𝑥 − 2 (𝑥 − 2). (𝑥 + 2) = (→ 0) (→ 0) Simplificando (𝑥 − 2) en el numerador y en el denominador, y evaluando nuevamente, nos queda: Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 29 de 36 lim 𝑥→2 (𝑥 − 2) (𝑥 − 2). (𝑥 + 2) = lim 𝑥→2 1 𝑥 + 2 = 1 4 ∴ lim 𝑥→2 ( 1 𝑥 − 2 − 4 𝑥2 − 4 ) = 4 7 Ejercicio 2: lim 𝑥→+∞ (√𝑥2 + 3𝑥 − √𝑥2 + 𝑥) = (→ +∞) − (→ +∞) Si multiplicamos por el conjugado: (√𝑥2+3𝑥+√𝑥2+𝑥) (√𝑥2+3𝑥+√𝑥2+𝑥) = 1 , el ejercicio no cambia: = lim 𝑥→+∞ (√𝑥2 + 3𝑥 − √𝑥2 + 𝑥). (√𝑥2 + 3𝑥 + √𝑥2 + 𝑥) (√𝑥2 + 3𝑥 + √𝑥2 + 𝑥) = Resulta en el numerador una diferencia de cuadrados, (𝐴 − 𝐵)(𝐴 + 𝐵) = 𝐴2 − 𝐵2 , luego: (√𝑥2 + 3𝑥 − √𝑥2 + 𝑥) . (√𝑥2 + 3𝑥 + √𝑥2 + 𝑥) = (√𝑥2 + 3𝑥) 2 − (√𝑥2 + 𝑥) 2 = = (𝑥2 + 3𝑥) − (𝑥2 − 𝑥) = 𝑥2 + 3𝑥 − 𝑥2 − 𝑥 Tenemos entonces: = lim 𝑥→+∞ 𝑥2+3𝑥−𝑥2−𝑥 √𝑥2+3𝑥+√𝑥2+𝑥 = lim 𝑥→+∞ 2𝑥 √𝑥2+3𝑥+√𝑥2+𝑥 = →∞ →∞ Indeterminado. Si dividimos por 𝑥 el numerador y el denominador resulta: = lim 𝑥→+∞ 2𝑥 𝑥 √𝑥 2 𝑥2 + 3𝑥 𝑥2 + √ 𝑥2 𝑥2 + 𝑥 𝑥2 = Recordar que: √𝑥2+3𝑥+√𝑥2+𝑥 𝑥 = √𝑥2+3𝑥 𝑥 + √𝑥2+𝑥 𝑥 = √ 𝑥2 𝑥2 + 3𝑥 𝑥2 + √ 𝑥2 𝑥2 + 𝑥 𝑥2 Pues 𝑠𝑖 𝐵 > 0, 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 √𝐴 𝐵 = √ 𝐴 𝐵2 Simplificando todo lo posible queda: = lim 𝑥→+∞ 2 √1 + 3 𝑥⏟ →0 + √1 + 1 𝑥⏟ →0 = 2 √1 + 0 + √1 + 0 = 2 1 + 1 = 2 2 = 1 ∴ lim 𝑥→+∞ (√𝑥2 + 3𝑥 − √𝑥2 + 𝑥) = 1 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 30 de 36 Ejercicio 3: lim 𝑥→+∞ (√𝑥. (𝑥 + 𝑎) − 𝑥) 𝑐𝑜𝑛 𝑎𝜖𝑅 Evaluando el límite, tenemos: lim 𝑥→+∞ (√𝑥. (𝑥 + 𝑎) − 𝑥) = (→ ∞) − (→ ∞) Multiplicando numerador y denominador por el conjugado de: √𝑥. (𝑥 + 𝑎) − 𝑥 tenemos: = lim 𝑥→+∞ (√𝑥. (𝑥 + 𝑎) 2 − 𝑥) ∙ ( √𝑥. (𝑥 + 𝑎) 2 + 𝑥 √𝑥. (𝑥 + 𝑎) 2 + 𝑥 ) = 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→+∞ (√𝑥. (𝑥 + 𝑎)) 2 − 𝑥2 √𝑥. (𝑥 + 𝑎) + 𝑥 = Simplificando índice cuadrado con exponente al cuadrado, nos queda: = lim 𝑥→+∞ (√𝑥. (𝑥 + 𝑎) ) 2 − 𝑥2 √𝑥. (𝑥 + 𝑎) + 𝑥 = lim 𝑥→+∞ 𝑥. (𝑥 + 𝑎) − 𝑥2 √𝑥. (𝑥 + 𝑎) + 𝑥 = Aplicando propiedad distributiva en el numerador y asociando monomios de igual grado, tenemos: = lim 𝑥→+∞ 𝑥2 + 𝑎𝑥 − 𝑥2 √𝑥. (𝑥 + 𝑎) + 𝑥 = lim 𝑥→+∞ 𝑥2 + 𝑎𝑥 − 𝑥2 √𝑥. (𝑥 + 𝑎) + 𝑥 = Evaluando el límite, nos queda: = lim 𝑥→+∞ 𝑎𝑥 √𝑥. (𝑥 + 𝑎) + 𝑥 = (→ ∞) (→ ∞) Dividiendo numerador y denominador por 𝑥, y aplicando propiedad distributiva en el radicando, tenemos: Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 31 de 36 = lim 𝑥→+∞ 𝑎 ∙ 𝑥 𝑥 √𝑥. (𝑥 + 𝑎) + 𝑥 𝑥 = lim 𝑥→+∞ 𝑎 ∙ 𝑥 𝑥 √𝑥2 + 𝑎𝑥 + 𝑥 𝑥 = Distribuyendo la 𝑥 en el denominador, e ingresándola dentro de la raíz cuadrada, tenemos: = lim 𝑥→+∞ 𝑎 ∙ 𝑥 𝑥 √𝑥 2 𝑥2 + 𝑎 ∙ 𝑥 𝑥2 + + 𝑥 𝑥 = Simplificando: = lim 𝑥→+∞ 𝑎 ∙ 𝑥 𝑥 √𝑥 2 𝑥2 + 𝑎 ∙ 𝑥 𝑥2 + + 𝑥 𝑥 = lim 𝑥→+∞ 𝑎 √1 + 𝑎 ∙ 1 𝑥 + 1 = Sabiendo que sí 𝑥 → ∞ → 1 𝑥 → 0 y evaluando el límite, nos queda: lim 𝑥→+∞ 𝑎 √1 + 𝑎 ∙ 1 𝑥 + 1 = 𝑎 √1 + 𝑎 ∙ (→ 0) 2 + 1 = 𝑎 √1 2 + 1 = 1 2 ∙ 𝑎 ∴ lim 𝑥→+∞ (√𝑥. (𝑥 + 𝑎) − 𝑥) = 1 2 ∙ 𝑎 INDETERMINACIÓN: (→ 1)(→∞) Para hallar el valor verdadero de este tipo de límites, recordar: ➢ lim 𝑥→0 (1 + 𝑓(𝑥)) 1 𝑓(𝑥) = 𝑒 𝑠í 𝑓(𝑥) → 0 𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑥 → 0 (1) ➢ lim 𝑥→+∞ (1 + 1 𝑓(𝑥) ) 𝑓(𝑥) = 𝑒 𝑠í 𝑓(𝑥) → +∞ 𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑥 → +∞ (2) Ejercicio 4: lim 𝑥→0 ( 2𝑥+1 3𝑥+1 ) 3 4𝑥 Evaluando el límite, tenemos: lim 𝑥→0 ( 2𝑥+1 3𝑥+1 ) 3 4𝑥 = ( 2.(→0)+1 3.(→0)+1 ) 3 4.(→0) = (→ 1)(→∞) Indeterminado. La idea es trabajar con la expresión inicial del límite y llevarla a una expresión parecida a (1). Sumando y restando 𝑥 en el numerador de la base, tenemos: Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 32 de 36 = lim 𝑥→0 ( 2𝑥 + 1 + 𝑥 − 𝑥 3𝑥 + 1 ) 3 4𝑥 = Asociando convenientemente, nos queda: = lim 𝑥→0 ( (2𝑥 + 1 + 𝑥) − 𝑥 3𝑥 + 1 ) 3 4𝑥 = Distribuyendo el denominador: = lim 𝑥→0 ( 3𝑥 + 1 3𝑥 + 1 + (−𝑥) 3𝑥 + 1 ) 3 4𝑥 = Simplificando: = lim 𝑥→0 (1 + (−𝑥) 3𝑥 + 1 ) 3 4𝑥 = lim 𝑥→0 (1 + (−𝑥) 3𝑥 + 1 ) 3 4𝑥 = Multiplicando el exponente por 3𝑥+1 (−𝑥) . (−𝑥) 3𝑥+1 = 1 = lim 𝑥→0 (1 + (−𝑥) 3𝑥 + 1 ) 3 4𝑥 . 3𝑥+1 (−𝑥) . (−𝑥) 3𝑥+1 . = Reordenando = lim 𝑥→0 [(1 + (−𝑥) 3𝑥 + 1 ) 3𝑥+1 (−𝑥) ] (−𝑥) 3𝑥+1 ∙( 3 4𝑥 ) = Sabiendo que: lim 𝑥→0 (1 + 𝑓(𝑥)) 1 𝑓(𝑥) = 𝑒 𝑠í 𝑓(𝑥) → 0 𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑥 → 0 Observar que: 𝑓(𝑥) = (−𝑥) 3𝑥+1 y 1 𝑓(𝑥) = 1 (−𝑥) 3𝑥+1 = 3𝑥+1 (−𝑥) Entonces aplicando propiedades de los límites obtenemos: lim 𝑥→0 [(1 + (−𝑥) 3𝑥 + 1 ) 3𝑥+1 −𝑥 ] lim 𝑥→0 −𝑥 3𝑥+1 ∙( 3 4𝑥 ) = 𝑒𝑡 (𝐴) Llamando 𝑡 = lim 𝑥→0 −3𝑥 (3𝑥 + 1). 4𝑥 = (→ 0) (→ 0) Hallando el valor de 𝑡, tenemos: Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 33 de 36 𝑡 = lim 𝑥→0 −3𝑥 (3𝑥 + 1). 4𝑥 = lim 𝑥→0 −3 12𝑥 + 4 = − 3 4 Reemplazando 𝑡 en (𝐴), obtenemos finalmente que: lim 𝑥→0 [(1 + (−𝑥) 3𝑥 + 1 ) 3𝑥+1 −𝑥 ] lim 𝑥→0 −𝑥 3𝑥+1 ∙( 3 4𝑥 ) = 𝑒− 3 4 ∴ lim 𝑥→0 ( 2𝑥 + 1 3𝑥 + 1 ) 3 4𝑥 = 𝑒− 3 4 Ejercicio 5: lim 𝑥→+∞ ( 2𝑥−3 2𝑥−5 ) 3𝑥+4 = (→ 1)(→∞) Indeterminado La idea es trabajar con la expresión inicial del límite y llevarla a una expresión parecida a (2). Sumando y restando 2 al numerador de la base, tenemos: lim 𝑥→+∞ ( 2𝑥 − 3 − 2 + 2 2𝑥 − 5 ) 3𝑥+4 = Asociando convenientemente el numerador de la base nos queda: = lim 𝑥→+∞ ( (2𝑥 − 3 − 2) + 2 2𝑥 − 5 ) 3𝑥+4 = lim 𝑥→+∞ ( (2𝑥 − 5) + 2 2𝑥 − 5 ) 3𝑥+4 = Distribuyendo el denominador de la base y simplificando: = lim 𝑥→+∞ ( 2𝑥 − 5 2𝑥 − 5 + 2 2𝑥 − 5 ) 3𝑥+4 = Dividiendo numerador y denominador de 2 2𝑥−5 por 2, tenemos: = lim 𝑥→+∞ (1 + 1 2𝑥 − 5 2 ) 3𝑥+4 = Multiplicando el exponente por 2𝑥−5 2 . 2 2𝑥−5 = 1 para no modificar la igualdad, nos queda: Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 34 de 36 = lim 𝑥→+∞ (1 + 1 2𝑥 − 5 2 ) 3𝑥+4. 2𝑥−5 2 . 2 2𝑥−5 = Reordenando: = lim 𝑥→+∞ [ (1 + 1 2𝑥 − 5 2 ) 2𝑥−5 2 ] 2 2𝑥−5 ∙(3𝑥+4) = Sabiendo que: lim 𝑥→+∞ (1 + 1 𝑓(𝑥) ) 𝑓(𝑥)= 𝑒 𝑠í 𝑓(𝑥) → +∞ 𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑥 → +∞ Entonces aplicando propiedades de los límites obtenemos: lim 𝑥→+∞ [ (1 + 1 2𝑥 − 5 2 ) 2𝑥−5 2 ] lim 𝑥→+∞ 2.(3𝑥+4) 2𝑥−5 = 𝑒𝑡 (𝐵) Llamando: 𝑡 = lim 𝑥→+∞ 2. (3𝑥 + 4) 2𝑥 − 5 = (→ ∞) (→ ∞) Dividiendo numerador y denominador por 𝑥: 𝑡 = lim 𝑥→+∞ 2 ∙ (3 𝑥 𝑥 + 4 𝑥) 2 ∙ 𝑥 𝑥 − 5 𝑥 Simplificando, y sabiendo que: 𝑠í 𝑥 → ∞ → 1 𝑥 → 0 tenemos: 𝑡 = lim 𝑥→+∞ 2 ∙ (3 𝑥 𝑥 + 4 𝑥) 2 ∙ 𝑥 𝑥 − 5 𝑥 = lim 𝑥→+∞ 2. (3 + (→ 0)) 2 − (→ 0) = 3 Finalmente, reemplazando 𝑡 en (𝐵) obtenemos: lim 𝑥→+∞ [ (1 + 1 2𝑥 − 5 2 ) 2𝑥−5 2 ] lim 𝑥→+∞ 2.(3𝑥+4) 2𝑥−5 = 𝑒3 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 35 de 36 ∴ lim 𝑥→+∞ ( 2𝑥 − 3 2𝑥 − 5 ) 3𝑥+4 = 𝑒3 Ejercicio 6: lim 𝑥→+∞ ( 𝑥+3 𝑥−1 ) 𝑥+3 =(→ 1)(→+∞) Si sumamos y restamos 1 en el numerador el ejercicio no altera: = lim 𝑥→+∞ ( 𝑥 − 1 + 3 + 1 𝑥 − 1 ) 𝑥+3 = luego aplicamos la propiedad distributiva de la división respecto del denominador = lim 𝑥→+∞ ( 𝑥 − 1 𝑥 − 1 + 4 𝑥 − 1 ) 𝑥+3 = Simplificamos = lim 𝑥→+∞ (1 + 4 𝑥 − 1 ) 𝑥+3 = “reacomodamos” la expresión: 4 𝑥−1 = 1 𝑥−1 4 ya que: 𝐴 𝐵 = 1 𝐵 𝐴 entonces: = lim 𝑥→+∞ (1 + 1 𝑥 − 1 4 ) 𝑥+3 = sí multiplicamos el exponente por 𝑥−1 4 . 4 𝑥−1 = 1 el ejercicio no cambia, entonces: = lim 𝑥→+∞ (1 + 1 𝑥 − 1 4 ) ( 𝑥−1 4 ).( 4 𝑥−1 ).(𝑥+3) = lim 𝑥→+∞ (1 + 1 𝑥 − 1 4 ) ( 𝑥−1 4 ).( 4𝑥+12 𝑥−1 ) = = lim 𝑥→+∞ [ (1 + 1 𝑥 − 1 4 ) ( 𝑥−1 4 ) ] ( 4𝑥+12 𝑥−1 ) = Ordenando obtenemos la forma del número 𝑒: = 𝑒 lim 𝑥→+∞ ( 4𝑥+12 𝑥−1 ) = 𝑒4 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I Página 36 de 36 Recordar que lim 𝑥→+∞ ( 4𝑥+12 𝑥−1 ) = 4 por ser cociente de polinomios de igual grado, que tienden a infinito, luego su límite es el cociente de los coeficientes principales. ∴ lim 𝑥→+∞ ( 𝑥 + 3 𝑥 − 1 ) 𝑥+3 = 𝑒4 Ejercicio 7: Encontrar las asíntotas de la siguiente función: 𝑓(𝑥) = 2𝑥−1 𝑥−3 Calculamos la Asíntota vertical: lim 𝑥→3 2𝑥−1 𝑥−3 = ∞, por lo tanto, existe 𝐴𝑉 en 𝑥 = 3 Calculamos la asíntota horizontal: lim 𝑥→∞ 2𝑥−1 𝑥−3 = 2, por lo tanto, existe 𝐴𝐻 en 𝑦 = 2 ______________________________________________________________________ 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/LimitsAGraphicalAndNumericalApproach/ 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/
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