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Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 1 CLASE N°3 - Ejercicios obligatorios TRABAJO PRÁCTICO N° 2: LÍMITES Ejercicio 8 a) Indeterminaciones del tipo (→ +∞) − (→ +∞) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 ( 3 𝑥3 − 1 − 1 𝑥 − 1 ) = Para saber a ciencia cierta si este límite está indeterminado o no deberíamos calcular sus límites laterales. 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1+ ( 3 𝑥3 − 1 − 1 𝑥 − 1 ) = (?∞) − (?∞) Para determinar los signos de cada infinito y así ver si el límite está indeterminado o no hacemos algunos cálculos con valores de 𝑥 → 1+ Por ejemplo, si 𝑥 = 1,01: 3 1,013 − 1 − 1 1,01 − 1 = 3 0,030301 − 1 0,01 = (+99,0066) − (+100) Por ejemplo, si 𝑥 = 1,001: 3 1,0013 − 1 − 1 1,001 − 1 = 3 0,030301 − 1 0,001 = (+999,0006663) − (+1000) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1+ ( 3 𝑥3−1 − 1 𝑥−1 ) = (+∞) − (+∞) finalmente está indeterminado Si hacemos lo mismo para el límite de la función con 𝑥 → 1− llegaríamos a un resultado similar: 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1− ( 3 𝑥3 − 1 − 1 𝑥 − 1 ) = Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 2 Por ejemplo, si 𝑥 = 0,99: 3 0,993 − 1 − 1 0,99 − 1 = 3 −0,029701 − 1 −0,01 = (−101,0067001) − (−100) Por ejemplo, si 𝑥 = 0,999: 3 0,9993 − 1 − 1 0,999 − 1 = 3 −0,002997 − 1 −0,001 = (−1001,000667) − (−1000) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1− ( 3 𝑥3−1 − 1 𝑥−1 ) = (−∞) − (−∞) finalmente está indeterminado Como veíamos hoy en clases hacer esto muchas veces (no siempre) supone una pérdida de tiempo y no resuelve el límite. Es por esto que a veces uno evita esta verificación y para ir directamente al paso siguiente. Bien, estamos como al principio, sin resolver el límite aún. 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 ( 3 𝑥3 − 1 − 1 𝑥 − 1 ) = Ahora sí, comencemos. En este caso se debe realizar la resta entre las expresiones algebraicas racionales, para eso se calcula el mínimo común múltiplo (común denominador) factorizando los denominadores. 𝑥3 − 1 = (𝑥 − 1) ∙ (𝑥2 + 𝑥 + 1) aplicando es 6to caso de factoreo 𝑥 − 1 = (𝑥 − 1) puesto que es irreducible común denominador = (𝑥 − 1). (𝑥2 + 𝑥 + 1) Usando ahora común denominador entre las fracciones 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 ( 3 𝑥3 − 1 − 1 𝑥 − 1 ) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 [ 3.1 − (𝑥2 + 𝑥 + 1) (𝑥 − 1)(𝑥2 + 𝑥 + 1) ] = común denominador Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 3 Ahora aplicamos la distributiva y operamos entre los términos semejantes = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 [ 3 − 1 ⋅ (𝑥2 + 𝑥 + 1) (𝑥 − 1)(𝑥2 + 𝑥 + 1) ] = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 3 − 𝑥2 − 𝑥 − 1 (𝑥 − 1)(𝑥2 + 𝑥 + 1) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 −𝒙𝟐 − 𝑥 + 2 (𝑥 − 1)(𝑥2 + 𝑥 + 1) = Esto que sigue en azul es por el reemplazo en −𝑥2: Si tengo 2𝑥2 − 𝑥 + 2 y reemplazo en 𝑥 un 1 obtengo 2. 12 − 1 + 2 = 2 − 1 + 2 Si tengo −𝑥2 − 𝑥 + 2 y reemplazo en 𝑥 un 1 obtengo −1. 12 − 1 + 2 = −1 − 1 + 2 = 0 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 −1. 𝑥2 − 𝑥 + 2 (𝑥 − 1)(𝑥2 + 𝑥 + 1) = → 0 → 0 Al reemplazar la variable, la expresión presenta una indeterminación del tipo 0 0 , se factoriza entonces el numerador a través de la fórmula: 𝑨𝒙𝟐 + 𝑩𝒙 + 𝑪 = 𝑨. (𝒙 − 𝒙𝟏)(𝒙 − 𝒙𝟐) Entonces nuestro numerador quedará: −𝑥2 − 𝑥 + 2 = −1. (𝑥 − 1). (𝑥 + 2) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 −𝑥2 − 𝑥 + 2 (𝑥 − 1)(𝑥2 + 𝑥 + 1) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 −(𝑥 − 1)(𝑥 + 2) (𝑥 − 1)(𝑥2 + 𝑥 + 1) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 −(𝑥 + 2) (𝑥2 + 𝑥 + 1) = −3 3 = −1 ___________________________________________________________________________________________________ Ejercicio 8 d) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (𝑥 − √𝑥2 + 2) = (→ +∞) − (→ +∞) En este caso se amplifica la expresión mediante el conjugado para modificar la indeterminación Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 4 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (𝑥 − √𝑥2 + 2) ⋅ (𝑥 + √𝑥2 + 2) (𝑥 + √𝑥2 + 2) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (𝑥)2 − (√𝑥2 + 2) 2 (𝑥 + √𝑥2 + 2) = El radicando 𝑥2 + 2 es un número positivo (suma de términos positivos 𝑥2 ≥ 0 y 2 > 0), y por lo tanto puedo simplificar (√𝑥2 + 2) 2 = 𝑥2 + 2, entonces: 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (𝑥)2 − (√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) En la última expresión el denominador tiende a infinito, por lo tanto 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ −2 (𝑥 + √𝑥2 + 2) = 0 ___________________________________________________________________________________________________ Ejercicio 9 a) Indeterminaciones del tipo: → 1(→∞) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (1 − 1 𝑥 ) 𝑥 = (→ 𝟏)→∞ Hay que usar el límite fundamental: 𝒍𝒊𝒎 𝒙→+∞ (𝟏 + 𝟏 𝒇(𝒙) ) 𝒇(𝒙) = 𝒆 𝒔𝒊 𝒇(𝒙) → +∞ 𝒄𝒖𝒂𝒏𝒅𝒐 𝒙 → +∞ entonces reasigno los signos 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (1 + 1 −𝑥 ) 𝑥 = Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 5 Ahora para la fórmula pienso 𝑢 = −𝑥, falta que el exponente sea también −𝑥, para esto se puede escribir 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (1 + 1 −𝑥 ) −𝑥⋅(−1) Y agrupar utilizando la recíproca de la propiedad potencia de potencia Producto de potencias de igual base 𝟐𝟑. 𝟐𝟒 = 𝟐𝟑+𝟒 Potencia de potencia (𝟐𝟓) 𝟑 = 𝟐𝟓.𝟑 𝒍𝒊𝒎 𝒙→+∞ (𝟏 + 𝟏 𝒇(𝒙) ) 𝒇(𝒙) = 𝒆 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ [(1 + 1 −𝑥 ) −𝑥 ] (−1) Por último, todo el corchete tiende a 𝑒 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ [(1 + 1 −𝑥 ) −𝑥 ] (−1) = 𝑒−1 ___________________________________________________________________________________________________ Ejercicio 9 c) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ ( 1 + 5𝑥 3 + 5𝑥 ) 2𝑥−1 = (1)∞ Aquí vemos a qué tiende la base, es como los ejercicios 7 a, b, c, d: 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 1 + 5𝑥 3 + 5𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 1 + 5𝑥 𝑥 3 + 5𝑥 𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 1 𝑥 + 5𝑥 𝑥 3 𝑥 + 5𝑥 𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 1 𝑥 + 5 3 𝑥 + 5 = 5 5 = 1 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 6 Se usa la misma estructura que en el ejercicio anterior, en este caso primero hay que escribir la base de la potencia como una suma, para eso se suma y se resta una unidad y se asocia convenientemente 𝒍𝒊𝒎 𝒙→+∞ (𝟏 + 𝟏 𝒇(𝒙) ) 𝒇(𝒙) = 𝒆 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (+𝟏 + 1 + 5𝑥 3 + 5𝑥 − 𝟏) 2𝑥−1 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ [1 + ( 1 + 5𝑥 3 + 5𝑥 − 1)] 2𝑥−1 = Ahora se resuelve el paréntesis 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ [1 + ( 𝟏 + 𝟓𝒙 𝟑 + 𝟓𝒙 − 𝟏 𝟏 )] 2𝑥−1 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ {1 + [ (𝟏 + 𝟓𝒙) − 𝟏 ⋅ (𝟑 + 𝟓𝒙) 𝟑 + 𝟓𝒙 ]} 2𝑥−1 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ {1 + [ 𝟏 + 𝟓𝒙 − 𝟑 − 𝟓𝒙 𝟑 + 𝟓𝒙 ]} 2𝑥−1 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (1 + −𝟐 𝟑 + 𝟓𝒙 ) 2𝑥−1 Ahora es necesario que la fracción tenga numerador unitario, para eso puede escribirse −𝟐 𝟑 + 𝟓𝒙 = 𝟏 𝟑 + 𝟓𝒙 −𝟐 reemplazando = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (1 + −𝟐 𝟑 + 𝟓𝒙 ) 2𝑥−1 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (1 + 𝟏 𝟑 + 𝟓𝒙 −𝟐 ) 2𝑥−1 = Ahora en la estructura considero que 𝑓(𝑥) = 3+5𝑥 −2 y se necesita en el exponente, entonces se agrega multiplicando a su inverso y se asocia convenientemente 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (1 + 1 3 + 5𝑥 −2 ) 3+5𝑥 −2 ⋅ −2 3+5𝑥 ⋅ (2𝑥−1) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ [ (1 + 1 3 + 5𝑥 −2 ) 3+5𝑥 −2 ] −2 3+5𝑥 ⋅ (2𝑥−1) = Usando propiedades de límite se puede escribir Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 7 [ 𝒍𝒊𝒎 𝒙→+∞ (𝟏 + 𝟏 𝟑 + 𝟓𝒙 −𝟐 ) 𝟑+𝟓𝒙 −𝟐 ] 𝒍𝒊𝒎 𝒙→+∞ −𝟐(𝟐𝒙−𝟏) 𝟑+𝟓𝒙 Donde el corchete tiene a 𝒆 y el exponente es una indeterminación del tipo ∞ ∞ que puede resolverse según el método visto anteriormente Exponente: 𝒍𝒊𝒎 𝒙→+∞ −𝟒𝒙 + 𝟐 𝟑 + 𝟓𝒙 = 𝒍𝒊𝒎 𝒙→+∞ −𝟒 + 𝟐 𝒙 𝟓 + 𝟑 𝒙 = − 𝟒 𝟓 𝑒 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ −4𝑥+2 3+5𝑥 = 𝑒− 4 5 ___________________________________________________________________________________________________ Ejercicio 9 e) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 (1 − 2𝑥) 3 𝑥 = 1∞ Hay que usar la estructura .𝒍𝒊𝒎 𝒖→𝟎 (𝟏 + 𝒖) 𝟏 𝒖 = 𝒆 Reescribo los signos. Ahora la expresión −2𝑥 ocupa el lugar de 𝑢, y es necesario que aparezca en el exponente, de modo que amplifico utilizando la expresiónmultiplicando a su inverso, luego se asocia convenientemente 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 [1 + (−2𝑥)] 1 −2𝑥 ⋅ (−2𝑥)⋅ 3 𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 {[1 + (−2𝑥)] 1 −2𝑥} (−2𝑥)⋅ 3 𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 {[1 + (−2𝑥)] 1 −2𝑥} −6 La expresión entre llaves tiende a 𝑒, por lo tanto (−2𝑥) ⋅ 3 𝑥 = −2.3 = −6 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 {[1 + (−2𝑥)] 1 −2𝑥} −6 = 𝑒−6 ___________________________________________________________________________________________________ Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 8 Ejercicio 9 f) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 (1 + 𝑠𝑒𝑛 𝑥) 2 𝑥 = 1∞ Se usa la misma estructura del ejercicio anterior, en este caso la expresión 𝑠𝑖𝑛 𝑥 ocupa el lugar de 𝑢, que debe aparecer en el exponente, así que se amplifica multiplicando a su inverso y se asocia a conveniencia 𝒍𝒊𝒎 𝒖→𝟎 (𝟏 + 𝒖) 𝟏 𝒖 = 𝒆 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 (1 + 𝑠𝑒𝑛 𝑥) 1 𝑠𝑒𝑛 𝑥 ⋅ 𝑠𝑒𝑛 𝑥⋅ 2 𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 [(1 + 𝑠𝑒𝑛 𝑥) 1 𝑠𝑒𝑛 𝑥] 𝑠𝑒𝑛 𝑥⋅ 2 𝑥 = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 [(1 + 𝑠𝑒𝑛 𝑥) 1 𝑠𝑒𝑛 𝑥] 2⋅𝑠𝑒𝑛 𝑥 𝑥 Aplicamos propiedades de los límites 𝒍𝒊𝒎 𝒙→𝟎 𝟐⋅𝒔𝒆𝒏 𝒙 𝒙 = 𝟐 ∙ 𝒍𝒊𝒎 𝒙→𝟎 𝒔𝒆𝒏 𝒙 𝒙 = 𝟐. 𝟏 = 𝟐 [𝒍𝒊𝒎 𝒙→𝟎 (𝟏 + 𝒔𝒆𝒏𝒙) 𝟏 𝒔𝒆𝒏 𝒙] 𝒍𝒊𝒎 𝒙→𝟎 𝟐⋅𝒔𝒆𝒏 𝒙 𝒙 = [𝒆] 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 2⋅𝑠𝑒𝑛 𝑥 𝑥 = 𝑒2 ___________________________________________________________________________________________________ Ejercicio 9 i) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 [1 + 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)] 7 𝑥 = 1∞ Un ejercicio muy similar al anterior, amplifico el exponente y asocio = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 [1 + 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)] 1 𝑠𝑒𝑛(5𝑥) ⋅ 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)⋅ 7 𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 {[1 + 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)] 1 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)} 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)⋅ 7 𝑥 = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 {[1 + 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)] 1 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)} 7⋅𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 𝑥 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 9 Aplicamos álgebra de límites 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 ( 7 ⋅ 𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 5𝑥 ⋅ 5) {𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 [1 + 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)] 1 𝑠𝑒𝑛(5𝑥)} 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 7⋅𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 𝑥 = 𝑒 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 7⋅𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 𝑥 ⋅ 5 5 = 𝑒 𝑙𝑖𝑚 𝑥→0 35⋅𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 5𝑥 = 𝑒35 ___________________________________________________________________________________________________ Ejercicio 14 a) ASÍNTOTAS 𝑓(𝑥) = 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 Hay que analizar las asíntotas verticales, horizontales y oblicuas. Empezando por las asíntotas verticales, se necesitan las raíces del denominador, usando la fórmula resolvente de la ecuación cuadrática 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 = 0 se obtienen 𝑥 = −2 ∧ 𝑥 = 1. Se debe ahora analizar los límites con tendencia en esos valores. Primero en 𝑥 = −2 𝑙𝑖𝑚 𝑥→−2 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 = −24 + 36 − 12 → 0 = → 0 → 0 Es una indeterminación del tipo (→0) (→0) así que se factorizan numerador y denominador = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→−2 (𝑥 + 2) ⋅ (3𝑥2 + 3𝑥 − 6) 2(𝑥 + 2)(𝑥 − 1) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→−2 (3𝑥2 + 3𝑥 − 6) 2(𝑥 − 1) = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→−2 3𝑥2 + 3𝑥 − 6 2(𝑥 − 1) = 3(−2)2 + 3(−2) − 6 2((−2) − 1) = 12 − 6 − 6 2(−3) = 0 −6 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 10 = 0 Puesto que el límite es finito 𝑥 = −2 no es asíntota vertical Ahora en 𝑥 = 1 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 = 0 0 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 (𝑥 − 1)(3𝑥2 + 12𝑥 + 12) 2(𝑥 + 2). (𝑥 − 1) = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 (3𝑥2 + 12𝑥 + 12) 2(𝑥 + 2) = 3 + 12 + 12 2.3 = 27 6 = 9 2 Puesto que el límite es finito 𝑥 = 1 no es asíntota vertical Ahora para las asíntotas horizontales se analizan los límites tendientes a los infinitos 𝑙𝑖𝑚 𝑥→∞ 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 = Como la función es racional el límite tendiendo a −∞ se resuelve exactamente igual y da el mismo resultado. Es una indeterminación del tipo (→∞) (→∞) con 𝑥3 como infinito de mayor orden 𝑙𝑖𝑚 𝑥→∞ 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 𝑥3 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 𝑥3 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→∞ 3𝑥3 𝑥3 + 9𝑥2 𝑥3 − 12 𝑥3 2𝑥2 𝑥3 + 2𝑥 𝑥3 − 4 𝑥3 = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→∞ 3 + 9 𝑥 − 12 𝑥3 2 𝑥 + 2 𝑥2 − 4 𝑥3 = → 3 → 0 = ∞ El límite es infinito y la función entonces no tiene asíntotas horizontales. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 11 Por último, las asíntotas oblicuas, que deben tener la forma 𝑦 = 𝑚 ⋅ 𝑥 + 𝑏, para eso se utilizaprimero la fórmula de la pendiente 𝑚. 𝑚 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 ⋅ 1 𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥3 + 2𝑥2 − 4𝑥 = Nuevamente una indeterminación del tipo (→∞) (→∞) con 𝑥3 como infinito de mayor orden = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥3 + 2𝑥2 − 4𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 𝑥3 2𝑥3 + 2𝑥2 − 4𝑥 𝑥3 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥3 𝑥3 + 9𝑥2 𝑥3 − 12 𝑥3 2𝑥3 𝑥3 + 2𝑥2 𝑥3 − 4𝑥 𝑥3 = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3 + 9 𝑥 − 12 𝑥3 2 + 2 𝑥 − 4 𝑥2 = 3 2 𝑇𝑒𝑛𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑚 = 3 2 Como la recta tiene pendiente finita no nula la función tiene asíntota oblicua, se calcula entonces 𝑏 usando la fórmula 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ ( 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 − 3 2 . 𝑥) = 3 2 . 𝑥 = 3. 𝑥 2 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ ( 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 − 3𝑥 2 ) = 2𝑥2 + 2𝑥 − 4 = 2(𝑥2 + 𝑥 − 2) Que es una indeterminación del tipo ∞ −∞, se calcula entonces el denominador común y se opera la expresión algebraica Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 12 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (3𝑥3 + 9𝑥2 − 12) − 3𝑥. (𝑥2 + 𝑥 − 2) 2. (𝑥2 + 𝑥 − 2) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 − 3𝑥3 − 3𝑥2 + 6𝑥 2(𝑥2 + 𝑥 − 2) = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥3 + 9𝑥2 − 12 − 3𝑥3 − 3𝑥2 + 6𝑥 2(𝑥2 + 𝑥 − 2) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 6𝑥2 + 6𝑥 − 12 2(𝑥2 + 𝑥 − 2) = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 2 ⋅ (3𝑥2 + 3𝑥 − 6) 2(𝑥2 + 𝑥 − 2) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥2 + 3𝑥 − 6 𝑥2 + 𝑥 − 2 = Una indeterminación del tipo (→∞) (→∞) con 𝑥2 como infinito de mayor orden = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥2 + 3𝑥 − 6 𝑥2 𝑥2 + 𝑥 − 2 𝑥2 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3𝑥2 𝑥2 + 3𝑥 𝑥2 − 6 𝑥2 𝑥2 𝑥2 + 𝑥 𝑥2 − 2 𝑥2 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 3 + 3 𝑥 − 6 𝑥2 1 + 1 𝑥 − 2 𝑥2 = 3 Para terminar, como resultaron 𝑚 = 3 2 ∧ 𝑏 = 3 la función tiene por asíntota oblicua a 𝑦 = 3 2 𝑥 + 3 ___________________________________________________________________________________________________ Ejercicio 14 c) 𝑓(𝑥) = 2𝑥2+4𝑥−6 3𝑥3+12𝑥2−3𝑥−12 Calculamos primero las raíces del denominador para determinar las “candidatas” a asíntotas verticales. 3𝑥3 + 12𝑥2 − 3𝑥 − 12 = 0 Reemplazo por 1;−1; 2; −2; 3;−3 (se puede usar el lema de Gauss, pero esto también sirve) para hallar alguna raíz. Cuando la encontremos utilizaremos Ruffini para hallar el resto de las raíces. 3. 23 + 12. 22 − 3.2 − 12 = 24 + 48 − 6 − 12 = 54 2 no es raíz 3. 13 + 12. 12 − 3.1 − 12 = 3 + 12 − 3 − 12 = 0 1 es raíz, luego utilizo Ruffini Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 13 Entonces 𝑥 = 1 es raíz 3𝑥3 + 12𝑥2 − 3𝑥 − 12 = (𝑥 − 1). (3𝑥2 + 15𝑥 + 12) Factoreamos la cuadrática 3𝑥2 + 15𝑥 + 12 Con la fórmula 𝐴𝑥2 + 𝐵𝑥 + 𝐶 = 𝐴. (𝑥 − 𝑥1)(𝑥 − 𝑥2) 3𝑥2 + 15𝑥 + 12 = 3(𝑥 + 1)(𝑥 + 4) Finalmente el denominador queda factoreado así: 3𝑥3 + 12𝑥2 − 3𝑥 − 12 = 3. (𝑥 − 1). (𝑥 + 1). (𝑥 + 4) Para las asíntotas verticales analizo las raíces del denominador, puede usarse también el lema de Gauss o casos de factoreo, resultan 𝑥 = −4 ∧ 𝑥 = −1 ∧ 𝑥 = 1. Ahora sí calculemos los límites… • 𝑙𝑖𝑚 𝑥→−4 2𝑥2+4𝑥−6 3𝑥3+12𝑥2−3𝑥−12 = ∞ Puesto que el límite es infinito entonces 𝒙 = −𝟒 es asíntota vertical • 𝑙𝑖𝑚 𝑥→−1 2𝑥2+4𝑥−6 3𝑥3+12𝑥2−3𝑥−12 = ∞ Puesto que el límite es infinito 𝒙 = 𝟏 es asíntota vertical • 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 2𝑥2+4𝑥−6 3𝑥3+12𝑥2−3𝑥−12 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→1 2(𝑥+3) (𝑥−1) 3(𝑥+4)(𝑥+1) (𝑥−1) = 𝟒 𝟏𝟓 Puesto que el límite es finito 𝒙 = 𝟏 no es asíntota vertical Ahora para las asíntotas horizontalesse analizan los límites tendientes a los infinitos 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 2𝑥2 + 4𝑥 − 6 3𝑥3 + 12𝑥2 − 3𝑥 − 12 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 2𝑥2 + 4𝑥 − 6 𝑥3 3𝑥3 + 12𝑥2 − 3𝑥 − 12 𝑥3 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 14 ⇒ 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 2𝑥2 + 4𝑥 − 6 𝑥3 3𝑥3 + 12𝑥2 − 3𝑥 − 12 𝑥3 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 2 𝑥 + 4 𝑥2 − 6 𝑥3 3 + 12 𝑥 − 3 𝑥2 − 12 𝑥3 = 0 El límite tendiendo a −∞ se resuelve exactamente igual y da el mismo resultado, por lo tantolos límites son finitos y la función tiene asíntota horizontal en 𝑦 = 0 Por último, la función no puede tener en simultaneo asíntotas horizontales y oblicuas, por lo tanto, no tiene asíntotas oblicuas. ___________________________________________________________________________________________________ Ejercicio 14 d) 𝑓(𝑥) = 𝑥3+2𝑥2+5𝑥+20 𝑥2−4 Para las asíntotas verticales, las raíces del denominador son 𝑥 = −2 ∧ 𝑥 = 2. • 𝑙𝑖𝑚 𝑥→−2 𝑥3+2𝑥2+5𝑥+20 𝑥2−4 = ∞ Puesto que el límite es infinito entonces 𝒙 = −𝟐 es asíntota vertical • 𝑙𝑖𝑚 𝑥→2 𝑥3+2𝑥2+5𝑥+20 𝑥2−4 = ∞ El límite es infinito entonces también 𝒙 = 𝟐 es asíntota vertical Ahora para las asíntotas horizontales 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥3 + 2𝑥2 + 5𝑥 + 20 𝑥2 − 4 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥3 𝑥3 + 2𝑥2 𝑥3 + 5𝑥 𝑥3 + 20 𝑥3 𝑥2 𝑥3 − 4 𝑥3 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥3 𝑥3 + 2𝑥2 𝑥3 + 5𝑥 𝑥3 + 20 𝑥3 𝑥2 𝑥3 − 4 𝑥3 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 1 + 2 𝑥 + 5 𝑥2 + 20 𝑥3 1 𝑥 − 4 𝑥3 = ∞ El límite tendiendo a −∞ se resuelve exactamente igual y da el mismo resultado, por lo tanto,los límites son infinitos y la función no tiene asíntotas horizontales. Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 15 Por último, las asíntotas oblicuas 𝑚 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥3 + 2𝑥2 + 5𝑥 + 20 𝑥2 − 4 ⋅ 1 𝑥 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥3 + 2𝑥2 + 5𝑥 + 20 𝑥3 − 4𝑥 = 1 Se calcula entonces 𝑏 puesto que tiene pendiente finita no nula 𝑏 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ ( 𝑥3 + 2𝑥2 + 5𝑥 + 20 𝑥2 − 4 − 𝑥) = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ (𝑥3 + 2𝑥2 + 5𝑥 + 20) − 𝑥 ⋅ (𝑥2 − 4) 𝑥2 − 4 = = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥3 + 2𝑥2 + 5𝑥 + 20 − 𝑥3 + 4𝑥 𝑥2 − 4 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 2𝑥2 + 9𝑥 + 20 𝑥2 − 4 = 2 Para terminar 𝑚 = 1 ∧ 𝑏 = 2 entonces la función tiene por asíntota oblicua a 𝑦 = 𝑥 + 2 ¡Fin! EXTRAS 7b original 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥5+8𝑥3 2𝑥5+1 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥5+8𝑥3 𝑥5 2𝑥5+1 𝑥5 = 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 1+ 8 𝑥2 2+ 1 𝑥5 = 1 2 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 1𝑥5+8𝑥3 2𝑥5+1 = 1 2 7b1(modificado) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥7+8𝑥3 2𝑥5+1 = ∞ 7b2(modificado) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→+∞ 𝑥2+8𝑥3 4𝑥4−9 = 0 Cuestiones que recordar. Esto es para que se acostumbren a ver la misma expresión de diferentes formas 𝑠𝑒𝑛(5𝑥) ⋅ 7 𝑥 = 7 ⋅ 𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 𝑥 = 7𝑠𝑒𝑛(5𝑥). 1 𝑥 = 7. 𝑠𝑒𝑛(5𝑥) 𝑥 Y esto que viene a continuación es respecto a una raíz y de porqué aparece el signo cambiado cuando está con la x. En 𝑥 − 3 el que hace cero es 𝑥 = 3 Departamento de Ciencias Económicas 2400 - Matemática I 16 Si el que hace cero a una exprexión es 𝑥 = 5 ¿cuál sería la expresión? Rta.: 𝑥 − 5 Si el que hace cero a una exprexión es 𝑥 = −1 ¿cuál sería la expresión? Rta.: 𝑥 + 1 Si el que hace cero a una exprexión es 𝑥 = 2 ¿cuál sería la expresión? Rta.: 𝑥 − 2 Si el que hace cero a una exprexión es 𝑥 = −3 ¿cuál sería la expresión? Rta.: 𝑥 + 3 Ahora sí, ¡fin!
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