Límites de funciones. Continuidad
Límites de funciones. Continuidad Límites de funciones. Continuidad
UNIDAD 9LÍMITES DE FUNCIONES.CONTINUIDADPágina 242Algunos límites elementalesUtiliza tu sentido común para dar el valor de los siguientes límites:a) lím x 2 , lím x 3 , lím (x 3 – 3x 2 )x → +∞x → +∞x → +∞b) lím x 2 , lím x 3 , lím (x 3 – x 2 )x → –∞x → –∞x → –∞c) lím x 2 , lím x 3 , lím (x 3 – 5x 2 + 3)x → 2x → 2x → 211xd) lím , lím ,límx → +∞ xx → +∞ x 2x → +∞ x 2 + 111e) lím , lím ,x → –∞ xx → –∞ x 211f) lím , lím ,x → 2 xx → 2 x 211g) lím , lím ,x → 0 xx → 0 x 2xlímx → –∞ x 2 + 1xlímx → 2 x 2 + 1xlímx → 0 x 2 + 1x 3h) lím ,x → +∞ x 2 + 1x 3i) lím ,x → –∞ x 2 + 1límx → +∞x 3 – 5x 2x 2 + 1xlím2x → –∞ 3x + 5a) lím x 2 = +∞; lím x 3 = +∞; lím (x 3 – 3x 2 ) = +∞x → +∞x → +∞x → +∞b) lím x 2 = +∞; lím x 3 = – ∞; lím (x 3 – x 2 ) = – ∞x → – ∞x → – ∞x → – ∞c) límx → 2x 2 = 4; límx → 2x 3 = 8; límx → 2(x 3 – 5x 2 + 3) = –9Unidad 9. Límites de funciones. Continuidad1
- Page 2 and 3: 1d) lím = 0; lím1= 0; límxx →
- Page 4 and 5: Llamamos a n= (1 -11a 1= ( 1 - ) 1
- Page 6 and 7: Página 2475. Indica cuáles de las
- Page 8 and 9: o) lím (x + h (x)) = +∞ +(- ∞)
- Page 10 and 11: Página 2523. Halla los siguientes
- Page 12 and 13: 1g) (1 - ) 5x + 3 h) ( ) 3x - 1xa)
- Page 14 and 15: 3) lím [ f (x) · g(x)] = l · mx
- Page 16 and 17: 4b) lím√x 3 - x=x → 1 √x 2 +
- Page 18 and 19: Página 269EJERCICIOS Y PROBLEMAS P
- Page 20 and 21: 5 Calcula los siguientes límites y
- Page 22 and 23: 9 Calcula el límite de las siguien
- Page 24 and 25: 12 Averigua si estas funciones son
- Page 26 and 27: x + 3x + 3b) lím = 1; lím = 1x
- Page 28: 20 Estudia la continuidad de cada u
- Page 31 and 32: 25 Calcula el límite de las siguie
- Page 33 and 34: 29 Estudia la continuidad en x = 0
- Page 35 and 36: ⎧⎨⎩⎧⎨⎩36 Halla razonada
- Page 37 and 38: 43 Si existe el límite de una func
- Page 39 and 40: 50 Expresa simbólicamente cada una
- Page 41: Por último, volvemos a situarla ba
UNIDAD 9LÍMITES DE FUNCIONES.CONTINUIDADPágina 242Algunos límites elementalesUtiliza tu sentido común para dar el valor <strong>de</strong> los siguientes límites:a) lím x 2 , lím x 3 , lím (x 3 – 3x 2 )x → +∞x → +∞x → +∞b) lím x 2 , lím x 3 , lím (x 3 – x 2 )x → –∞x → –∞x → –∞c) lím x 2 , lím x 3 , lím (x 3 – 5x 2 + 3)x → 2x → 2x → 211xd) lím , lím ,límx → +∞ xx → +∞ x 2x → +∞ x 2 + 111e) lím , lím ,x → –∞ xx → –∞ x 211f) lím , lím ,x → 2 xx → 2 x 211g) lím , lím ,x → 0 xx → 0 x 2xlímx → –∞ x 2 + 1xlímx → 2 x 2 + 1xlímx → 0 x 2 + 1x 3h) lím ,x → +∞ x 2 + 1x 3i) lím ,x → –∞ x 2 + 1límx → +∞x 3 – 5x 2x 2 + 1xlím2x → –∞ 3x + 5a) lím x 2 = +∞; lím x 3 = +∞; lím (x 3 – 3x 2 ) = +∞x → +∞x → +∞x → +∞b) lím x 2 = +∞; lím x 3 = – ∞; lím (x 3 – x 2 ) = – ∞x → – ∞x → – ∞x → – ∞c) límx → 2x 2 = 4; límx → 2x 3 = 8; límx → 2(x 3 – 5x 2 + 3) = –9Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>1
1d) lím = 0; lím1= 0; límxx → +∞ xx → +∞ x 2x → +∞ x 2 +1= 01e) lím = 0; lím1= 0; límxx → – ∞ xx → – ∞ x 2x → – ∞ x 2 +1= 0f)1 112lím = ; lím1= límx=x → 2 x 2x → 2 x 2 4x → 2 x 2 +1 511g) lím = +∞; lím = –∞; lím1= +∞; límxx → 0 + xx → 0 – xx → 0 x 2x → 0 x 2 +1= 0h)x 3= +∞;x 3 – 5xlímlím2= +∞x → +∞ x 2 +1x → +∞ x 2 +1x 3i) lím = – ∞; lím = –∞x → – ∞ x 2 +1x → – ∞ 3x +5x 2Exponenciales y logarítmicasA la vista <strong>de</strong> estas gráficas, asigna valor a los siguientes límites:y = 2 –x = ( — 1) x2y = 2 xy = log 2 xy = log 1/2 xa) lím 2 x , lím 2 x b) lím 2 –x , lím 2 –xx → –∞ x → +∞x → –∞ x → +∞c) lím log 2x, lím log 2x, lím log 2xx → –∞ x → 0 x → +∞d) lím log 1/2x, lím log 1/2x, lím log 1/2xx → –∞x → 0x → +∞a) lím 2 x = 0, lím 2 x = +∞x → – ∞ x → +∞b) lím 2 –x = +∞, lím 2 –x = 0x → – ∞x → +∞c) lím log 2x no existe, lím log 2x = – ∞, lím log 2x = +∞x → – ∞x → 0 +x → +∞d) lím log 1/2x no existe, lím log 1/2x = +∞, lím log 1/2x = – ∞x → – ∞x → 0 +x → +∞Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>2
Página 243Con la calculadoraRepite tú mismo las operaciones:1n = 1 → a 1= (1 + ) 1 1= 2 n = 2 → a 2= (1 + ) 2 = 2,25121n = 3 → a 3= (1 + ) 3 1= 2,37… n = 4 → a 4= (1 + ) 4 = 2,44…34Calcula los términos a 5, a 6, a 7, a 8, a 9y a 10y observa que cada uno <strong>de</strong> elloses algo mayor que el anterior.15a 5= ( 1 + ) 5 = 2,488… a 6= ( 1 + ) 6 = 2,521…17a 7= ( 1 + ) 7 = 2,546… a 8= ( 1 + ) 8 = 2,565…19a 9= ( 1 + ) 9 = 2,581… a 10= ( 1 + ) 10 = 2,593…Calcula:a 100a 1000a 1000000a 1000 000 000Observa que el resultado cada vez se aproxima más al número e:e = 2,7182818284…1¿Te parece razonable que lím (1 + ) n = e?n → +∞ n1618110a 100= ( 1 +1) 100 = 2,704…100a 1 000= ( 1 +11 000) 1 000 = 2,716…a 1 000 000= (1 +1) 1 000 000 = 2,718…1 000 000a 1 000 000 000= ( 1 +1) 1 000 000 000 = 2,718281…1 000 000 0001lím (1 + ) n = en → +∞ nComprueba, siguiendo el mismo procedimiento, la siguiente igualdad:límn → +∞1(1 – ) n = 1 n eUnidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>3
Llamamos a n= (1 –11a 1= ( 1 – ) 1 = 01n) na 2= ( ) 1 – 12 = 0,252a 3= ( ) 1 – 13 = 0,296…3a 4= ( ) 1 – 14 = 0,316…4a 5= ( ) 1 – 15 = 0,327…5a 6= ( ) 1 – 16 = 0,334…6a 7= ( ) 1 – 17 = 0,339…7a 8= ( ) 1 – 18 = 0,343…8a 9= ( ) 1 – 19 = 0,346…9a 10= ( ) 1 – 110 = 0,348…10…a 100= ( ) 1 – 1100 = 0,366…100a 1 000= ( 1 –11 000) 1 000 = 0,367…a 1 000 000= ( 1 –1) 1 000 000 = 0,367…1 000 000a 1 000 000 000= ( 1 –1) 1 000 000 000 = 0,367879…1 000 000 0001e= 0,3678794412…límn → +∞1(1 – ) n = 1 n eUnidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>4
Página 2451. Si u (x) → 2 y v (x) → –3 cuando x → +∞, calcula el límite cuando x → +∞ <strong>de</strong>:a) u(x) + v (x) b) v (x)/u (x) c) 5 u (x)3d) √v (x)e) u (x) · v (x) f) √u (x)v (x)a) lím [u(x) + v(x)] = 2 + (–3) = –1 b) lím =x → +∞x → +∞ u(x)–32c) lím 5 u(x) = 5 2 = 25 d) lím √v (x) no existex → +∞x → +∞3e) lím [u(x) · v (x)] = 2 · (–3) = –6 f) lím √u (x) =x → +∞x → +∞2. Si u (x) → –1 y v (x) → 0 cuando x → +∞, calcula el límite cuando x → +∞ <strong>de</strong>:a) u(x) – v (x) b) v (x) – u (x) c) v (x)/u (x)3d) log 2v (x) e) u (x) · v (x) f) √u (x)a) lím [u(x) – v (x)] = –1 – 0 = –1 b) lím [v (x) – u(x)] = 0 – (–1) = 1x → +∞x → +∞c)v (x) 0lím =x → +∞ u(x) –1= 03√2d) lím log 2v (x) =x → +∞⎧ – ∞ si v (x) → 0⎨+⎩ no existe si v (x) → 0 –e) lím [u(x) · v (x)] = –1 · 0 = 0x → +∞f) lím33√u (x) = √–1 = –1x → +∞Página 2463. Halla los siguientes límites:a) lím (x 2 + 3x – x 3 ) b) lím (–5 · 2 2x )x → +∞x → +∞a) lím (x 2 + 3x – x 3 ) = – ∞ b) lím (–5 · 2 2x ) = – ∞x → +∞x → +∞4. Calcula estos límites:3a) lím √x 2 + 2b) lím (–2log 10x)x → +∞x → +∞3a) lím √x 2 + 2 = +∞ b) lím (–2log 10x) = – ∞x → +∞x → +∞Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>5
Página 2475. Indica cuáles <strong>de</strong> las siguientes expresiones son infinitos (±∞) cuando x → +∞:a) 3x 5 – √x + 1 b) 0,5 x c) –1,5 xd) log 2x e) 1/(x 3 + 1) f ) √xg) 4 x h) 4 –x i) –4 xa) lím (3x 5 – √x + 1) = +∞ → Síx → +∞b) lím 0,5 x = 0 → Nox → +∞c) lím (–1,5 x ) = – ∞ → Síx → +∞d) lím log 2x = +∞x → +∞→ Síe) lím1x → +∞ x 3 +1= 0 → Nof) lím √x = +∞ → Síx → +∞g) lím 4 x = +∞ → Síx → +∞h) lím 4 –x = 0 → Nox → +∞i) lím –4 x = – ∞ → Síx → +∞6. a) Or<strong>de</strong>na <strong>de</strong> menor a mayor los ór<strong>de</strong>nes <strong>de</strong> los siguientes infinitos:log 2x √x x 2 3x 5 1,5 x 4 xb) Teniendo en cuenta el resultado anterior, calcula:log 3x 52x√xlímlím límx → +∞ √x x → +∞ x 2 x → +∞ 1,5 xa) 4 x 1,5 x 3x 5 x 2 √x log 2xlogb) 2xlím = 0x → +∞ √xlímx → +∞3x 5x 2√xlímx → +∞ 1,5 x= +∞= 0Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>6
Página 2487. Sabiendo que, cuando x → +∞, f (x) → +∞, g (x) → 4, h (x) → –∞, u (x) → 0,asigna, siempre que puedas, límite cuando x → +∞ a las expresiones siguientes:a) f (x) – h(x) b) f (x) f (x) c) f (x) + h(x)d) f (x) x e) f (x) · h(x) f) u (x) u (x)g) f (x)/h(x) h) [–h(x)] h(x) i) g (x) h(x)j) u (x)/h(x) k) f (x)/u (x) l) h (x)/u (x)m) g (x)/u (x) n) x + f (x) ñ) f (x) h(x)o) x + h(x) p) h (x) h(x) q) x –xa) lím ( f (x) – h (x)) = +∞ – (– ∞) = +∞ + ∞ = +∞x → +∞b) lím f (x) f (x) = (+∞) +∞ = +∞x → +∞c) lím ( f (x) + h (x)) = +∞ + (– ∞) → In<strong>de</strong>terminadox → +∞d) lím f (x) x = +∞ +∞ = +∞x → +∞e) lím ( f (x) · h (x)) = +∞ · (– ∞) = – ∞x → +∞f) lím u (x) u(x) = 0 0 → In<strong>de</strong>terminadox → +∞g)f (x) +∞lím =x → +∞ h (x) – ∞→ In<strong>de</strong>terminadoh) lím [–h (x)] h(x) = [+∞] – ∞ = 0x → +∞i) lím g (x) h(x) = 4 – ∞ = 0x → +∞j)u(x) 0lím = = 0x → +∞ h (x) – ∞k)f (x) +∞lím = = ±∞x → +∞ u(x) (0)l)h(x) – ∞lím = = ±∞x → +∞ u(x) (0)g(x) 4m) lím =x → +∞ u(x) (0)= ±∞n) lím (x + f (x)) = +∞ +(+∞) = +∞x → +∞ñ) lím f (x) h(x) = (+∞) – ∞ = 0x → +∞Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>7
o) lím (x + h (x)) = +∞ +(– ∞) →x → +∞In<strong>de</strong>terminadop) lím h (x) h (x) = (– ∞) – ∞ → No existex → +∞q) lím x –x = (+∞) – ∞ = 0x → +∞Página 2498. Las <strong>funciones</strong> f, g, h y u son las <strong>de</strong>l ejercicio propuesto 7 (página anterior).Di cuáles <strong>de</strong> las siguientes <strong>funciones</strong> son in<strong>de</strong>terminaciones. En cada caso, sies in<strong>de</strong>terminación, di <strong>de</strong> qué tipo, y, si no lo es, di cuál es el límite:a) f (x) + h(x) b) f (x)/h(x) c) f (x) –h(x) d) f (x) h(x)e) f (x) u (x) f) u(x) h(x) g) [g (x)/4] f (x) h) g (x) f (x)a) lím ( f (x) + h (x)) = +∞ +(– ∞). In<strong>de</strong>terminado.x → +∞f (x) +∞b) lím = . In<strong>de</strong>terminado.x → +∞ h(x) – ∞c) lím f (x) –h(x) = (+∞) +∞ = +∞x → +∞d) lím f (x) h(x) = (+∞) – ∞ = 0x → +∞e) lím f (x) u(x) = (+∞) 0 . In<strong>de</strong>terminado.x → +∞f) lím u(x) h(x) = 0 – ∞ = ±∞x → +∞g(x)4g)[ ] f (x) = 1 +∞ . In<strong>de</strong>terminado.límx → +∞h) lím g (x) f (x) = 4 +∞ = +∞x → +∞Página 2511. Sin operar, di el límite, cuando x → +∞, <strong>de</strong> las siguientes expresiones:a) (x 2 3– √2x + 1 ) b) (x 2 – 2 x ) c) √x 2 + 1 – √xd) 3 x – 2 x e) 5 x 3– √x 8 – 2f) √x – log 5x 4a) (x 2 3lím – √2x + 1 ) = +∞ b) lím (x 2 – 2 x )=–∞x → +∞x → +∞Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>8
c) ( – ) = +∞ d) (3 x – 2 x ) = +∞límx → +∞e) (5 x 3– ) = +∞ f) ( – log 5x 4 ) = +∞límx → +∞2. Calcula el límite, cuando x → +∞, <strong>de</strong> las siguientes expresiones:a)3x 3 + 5–4x 3 – xxb) x–x + 2 x – 22x 2 + 1 23x + 5c) –x 2 – 22 xd) √x 2 + x – √x 2 + 1e) 2x – √x 2 + xf ) √x + 1 – √x + 2a) ( – ) = =límx → +∞=3x 4 – 6x 3 + 5x – 10 – 4x 4 – 8x 3 + x 2 + 2xlím=x → +∞x 2 – 4=–x 4 – 14x 3 + x 2 + 7x – 10lím= – ∞x → +∞ x 2 – 4b) ( – ) = = =límx → +∞= lím–x= 0x → +∞ 4x 2 + 2c)( – ) = = = +∞límx → +∞d) ( – ) =(√ — x 2 + x – √ — x 2 + 1 )(√ — x 2 + x + √ — √x √xx 2 + 1 )2 + x2 + 1=límx → +∞=x 2 + x – x 2 – 1x – 11lím= lím= =√ — x √ — x 2 + x + √ — 2 + x + √ — x → +∞x 2 + 1 x → +∞x 2 + 1 1 + 1e) (2x – ) =(2x – √ — x 2 + x )(2x + √ — x 2 + x )lím √x 2 + x lím=x → +∞x → +∞ 2x + √x 2 + x=4x 2 – x 2 – x=3x 2 – xlímlím= +∞x → +∞ 2x + √x 2 + x x → +∞ 2x + √x 2 + xf) ( – ) =(√ — x + 1 – √ — x + 2 )(√ — x + 1 + √ — √x + 1 √x + 2x + 2 )=límx → +∞√x 2 + 13x 3 + 5x + 2x 32x 2 + 13x + 52√x√x 8 – 24x 3 – xx – 2x2x 2 – 2x(3x 3 + 5)(x – 2) – (4x 3 – x)(x + 2)límx → +∞ (x + 2)(x – 2)2x 3 – x (2x 2 + 1)límx → +∞ 2(2x 2 + 1)3x 2 + 5x – 2x 2 + 4límx → +∞ 2xlímx → +∞límx → +∞límx → +∞límx → +∞√x2x 3 – 2x 3 – xlímx → +∞ 4x 2 + 2√ — x 2 + x + √ — x 2 + 1√ — x + 1 + √ — x + 2x 2 + 5x + 4límx → +∞ 2xx + 1 – x – 2– 1= lím= lím= 0√ — x + 1 + √ — √ — x + 1 + √ — x → +∞x + 2 x → +∞x + 212Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>9
Página 2523. Halla los siguientes límites cuando x → +∞:1a) (1 + ) x 1b) (5 + ) 5x 1c) (1 + ) 55x5d) (1 + ) x 5e) (5 + ) 5x 1f) (1 – ) 5xxa) ( 1 + ) x =[( 1 + ) 5x ] 1/5 = e 1/5límx → +∞b) ( 5 + ) 5x = 5 +∞ = +∞límx → +∞c)( 1 + ) 5 = 1 5 = 1límx → +∞d) ( 1 + ) x =[( 1 + ) x/5 ] 5 = e 5límx → +∞e) ( 5 + ) 5x = 5 +∞ = +∞límx → +∞1x1–xf) ( 1 – ) 5x =[( 1 + ) –x ] –5 = e –5límx → +∞15x15x15x5x5xlímx → +∞límx → +∞límx → +∞15x1x/55xx5xx4. Calcula estos límites cuando x → +∞:1a) (1 + ) 3x – 2 1b) (1 – ) 4x 1c) (1 + ) 3xx3d) (1 + ) 5 1e) (1 – ) 3x 2f) (1 + ) 5x2xa) ( 1 + ) 3x – 2 = e 3límx → +∞b) ( 1 – ) 4x =[( 1 + ) –2x ] –2 = e –2límx → +∞c) ( 1 + ) 3x =[( 1 + ) 5x ] 3/5 = e 3/5límx → +∞32xd) ( 1 + ) 5 = 1 5 = 1límx → +∞1x12x15xlímx → +∞límx → +∞1–2x15x2x2x5x5xUnidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>10
e) ( 1 – ) 3x =[( 1 + ) –2x ] –3/2 = e –3/2límx → +∞f) ( 1 + ) 5x =[( 1 + ) 5x/2 ] 2 = e 2límx → +∞12x25xlímx → +∞límx → +∞1–2x15x/2Página 2551. Sin operar, di el límite cuando x → –∞ <strong>de</strong> las siguientes expresiones:a) x 2 3– √2x + 1b) x 2 + 2 x c) x 2 – 2 xd) x 2 – 2 –x e) 2 –x – 3 –x f) √x 5 – 1 – 5 xg) 2 x – x 2 h) x 2 3– √x 4 – 1i) √x + 2 – x 2j) 3 –x – 2 –xa) (x 2 3lím – √2x + 1 ) = +∞ – (– ∞) = +∞ + ∞ = +∞x → – ∞b) lím (x 2 + 2 x ) = +∞x → – ∞c) lím (x 2 – 2 x ) = +∞x → – ∞d) lím (x 2 – 2 –x ) = – ∞x → – ∞e) lím (2 –x – 3 –x ) = –∞x → – ∞f) ( – 5 x ) no existelímx → – ∞g) lím (2 x – x 2 ) = – ∞x → – ∞h) lím (x 5 – √x 4 – 1 ) = – ∞x → – ∞√x + 23i) ( – x 2 ) = – ∞límx → – ∞√x 5 – 1j) lím (3 –x – 2 –x )= +∞x → – ∞2. Calcula el límite cuando x → –∞ <strong>de</strong> las siguientes expresiones:x 3a)3x 3 + 5–4x 3 – xxb) – c) √x 2 + x – √x 2 + 1x + 2 x – 22x 2 + 1 2d) 2x + √x3e) + x f) (1 + ) 2 + x√x 2 + 2x2xxUnidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>11
1g) (1 – ) 5x + 3 h) ( ) 3x – 1xa) ( – ) = ( – ) =límx → – ∞=3x 4 – 5x + 6x 3 – 10 – 4x 4 + x 2 + 8x 3 – 2xlím=x → +∞x 2 – 4=–x 4 + 14x 3 + x 2 – 7x – 10lím= – ∞x → +∞ x 2 – 4b)( – ) = ( + ) = =límx → – ∞= límx= 0x → +∞ 4x 2 + 2c) ( – ) = ( – ) =límx → – ∞= =x 2 – x – x 2 – 1límlím=√ — x 2 – x + √ — √ — x 2 – x + √ — x → +∞x 2 + 1x → +∞x 2 + 1– x – 1 –1= lím= = –√ — x 2 – x + √ — x → +∞x 2 + 1 1 + 1d) (2x + ) = (–2x + ) =límx → – ∞=(–2x + √ — x 2 – x )(–2x – √ — x 2 – x )=4x 2 – x 2 + xlímlím=x → +∞ –2x – √x 2 – xx → +∞ –2x – √x 2 – x= lím3x 2 + x= – ∞x → +∞ –2x – √x 2 – xe) ( + x) = ( – x) =límx → – ∞= =x 2 – 2x – xlímlím2=x → +∞ √x 2 – 2x + xx → +∞ √x 2 – 2x + x–2x –2 –2= lím= = = –1x → +∞ √x 2 – 2x + x 1 + 1 2f) ( 1 + ) 2x =( 1 + ) –2x =[( 1 + ) –x/3 ] 6 = e 6límx → – ∞1xg)( 1 – ) 5x + 3 =( 1 + ) –5x + 3 = e –5límx → – ∞3x 3 + 5x + 2x 32x 2 + 1√x 2 + x(√ — x 2 – x – √ — x 2 + 2)(√ — x 2 – x + √ — x 2 + 1 )√x 2 + 2x(√ — x 2 – 2x – x)(√ — x 2 – 2x + x)3xx2√x 2 + x4x 3 – xx – 2√x 2 + 1límx → +∞límx → +∞límx → +∞límx → +∞límx → +∞x 2 + x – 1x 2 + 2límx → +∞–x 32x 2 + 1límx → +∞3–x√x 2 – 2x1x–3x 3 + 5–x + 2√x 2 – x12x2√x 2 – xlímx → +∞–4x 3 – x–x – 2–2x 3 + 2x 3 + xlímx → +∞ 4x 2 + 2√x 2 + 11–x/3Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>12
h) ( ) 3x – 1 = ( ) –3x – 1 =límx → – ∞lím[( – 1= e ) · (–3x – 1) ] = e( · (–3x – 1)x → +∞ x x → +∞ –x ) 2 + 22 + 2 =límx 2 + x – 1x 2 + 2x 2 – x – 13x 2 + 10x + 3= ex → +∞ x 2 + 2 = e 3límx → +∞x 2 – x – 1x 2 + 2lím–x – 3Página 2581. Si lím f (x) = 3 y lím g (x) = 2, di el valor <strong>de</strong>l límite cuando x tien<strong>de</strong> a 1 <strong>de</strong>x → 1x → 1las siguientes <strong>funciones</strong>:a) f (x) + g (x) b) f (x) · g (x)f (x)c)g (x)d) f (x) g (x) e) √g (x)f ) 4 f (x) – 5 g (x)a) lím ( f (x) + g (x)) = 3 + 2 = 5x → 1b) lím ( f (x) · g(x)) = 3 · 2 = 6x → 1f (x)c) lím =x → 1 g(x)32d) lím f (x) g(x) = 3 2 = 9x → 1e) lím √g(x) =x → 1√2f) lím (4f (x) – 5g(x)) = 12 – 10 = 2x → 12. Si lím f (x) = l y lím g (x) = m, entonces lím [ f (x) + g (x)] = l + m.x → ax → ax → aEnuncia las restantes propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los límites <strong>de</strong> las operaciones con <strong>funciones</strong>empleando la notación a<strong>de</strong>cuada.Si lím f (x) = l y lím g (x) = m, entonces:x → ax → a1) lím [ f (x) + g(x)] = l + mx → a2) lím [ f (x) – g(x)] = l – mx → aUnidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>13
3) lím [ f (x) · g(x)] = l · mx → af (x) l4) lím = (Si m ≠ 0).x → a g(x) m5) Si f (x) > 0, [ f (x)g(x) ] = l mlímx → a6) Si n es impar, o si n es par y f (x) ≥ 0 → lím √f (x) =x → a7) Si α > 0 y f (x) > 0, lím [log αf (x)] = log αlx → ann√l3. Si lím p (x) = +∞, lím q (x) = +∞, lím r (x) = 3 y lím s (x) = 0, di, en los casosx → 2x → 2x → 2x → 2que sea posible, el valor <strong>de</strong>l lím <strong>de</strong> las siguientes <strong>funciones</strong>:x → 2(Recuerda que las expresiones (+∞)/(+∞), (+∞) –(+∞), (0) · (+∞), (1) (+∞) ,(0)/(0) son in<strong>de</strong>terminaciones).a) 2p (x) + q (x) b) p (x) – 3q (x)r (x)p (x)c) d)p (x)p (x)s (x)p (x)e) f ) g) s (x) · p (x) h) s (x)q (x)q (x)s (x)i) p (x) r (x) j) r (x) s (x) k) l ) [ ] s (x)m) r (x) p (x) n) r (x) –q (x) r (x)ñ) ( ) p (x) r (x)o) ( )a) lím [2p(x) + q(x)] = +∞ +(+∞) = +∞x → 2b) lím [p(x) – 3q(x)] = +∞ – (+∞). In<strong>de</strong>terminado.x → 2c)r (x) 3lím = = 0x → 2 p(x) +∞p(x)d) lím = lím 1 = 1x → 2 p(x) x → 2s(x) 0e) lím = = 0x → 2 q(x) +∞p(x) +∞f ) lím = . In<strong>de</strong>terminado.x → 2 q(x) +∞g) lím [s(x) · p(x)] = 0 · (+∞). In<strong>de</strong>terminado.x → 23 – r (x)s (x)3r (x)33–p (x)Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>14
h) lím s(x) s(x) = 0 0 . In<strong>de</strong>terminado.x → 2i) lím p(x) r(x) = +∞ 3 = +∞x → 2j) lím r(x) s(x) = 3 0 = 1x → 2k)3 – r (x) 3 – 3 0lím = = . In<strong>de</strong>terminado.x → 2 s(x) (0) 0l) ( ) s(x) = 1 0 = 1límx → 2m) lím r(x) p(x) = 3 +∞ = +∞x → 2n) lím r(x) –q(x) = 3 –∞ = 0x → 2ñ) ( ) p(x) = 1 +∞ . In<strong>de</strong>terminado.límx → 2r (x)3o) ( ) –p(x) = 1 – ∞ . In<strong>de</strong>terminado.límx → 2r (x)3r (x)3Página 2594. Calcula los límites siguientes:x xa) 3 – 2x 2 + 2x + 5b)3 – 5x + 1límlímx → –1 x 2 – 6x – 7x → 4 x 3 + 2x 2 – 3xa)x 3 – 2x 2 + 2x + 5=(x + 1)(x 2 – 3x + 5)límlím=x → –1 x 2 – 6x – 7 x → –1 (x + 1)(x – 7)=x 2 – 3x + 5 9lím= =x → –1 x – 7 –8–98b)x 3 – 5x + 1 45lím= =x → 4 x 3 + 2x 2 – 3x 8415285. Calcula los límites siguientes:4√x √xa) 2 + 2x – 3b)3 – xlímlímx → –33√x 3 + 3x 2x → 1 √x 2 + x – 2√xa) 2 + 2x – 3lím=x → –33√x 3 + 3x 2√6 (x – 1)3(x + 3) 3límx → –3 x 4 (x + 3) 2=√6 (xlímx → –3– 1)3(x + 3)x 4= 0Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>15
4b) lím√x 3 – x=x → 1 √x 2 + x – 2límx → 1√4x(x – 1)(x + 1)(x + 2) 2 (x – 1) 2=√4xlímx → 1(x + 1)(x + 2) 2 (x – 1)→→lím f (x) no existex → 1 –lím f (x) = +∞x → 1 +Página 260x6. Calcula: ( 2 – 5x + 2 x– 3 + 2x + 1lím)límx → 0x( 2 – 5x + 2–x 3 + 2x + 1) ( = x 2 – 5x + 2–x 3 + 2x + 1lím) ==(x 2 + 1)(x 2 – 5x + 2) – (x + 2)(x 3 + 2x + 1)lím=x → 0x (x + 2)(x 2 + 1)=x 4 – 5x 3 + 2x 2 + x 2 – 5x + 2 – x 4 – 2x 2 – x – 2x 3 – 4x – 2lím=x → 0x (x + 2)(x 2 + 1)=–7x 3 + x 2 – 10x=x (–7x 2 + x – 10)límlím=x → 0 x (x + 2)(x 2 + 1) x → 0 x (x + 2)(x 2 + 1)–10=–7x 2 + x – 10lím= = –5x → 0 (x + 2)(x 2 + 1) 2 · 17. Calcula:x( 2 – 7x + 4lím)límx → 7x → 0x 2 + 2xx → 7x + 1x[( – 1( ) 2 – 7x + 4= e ) ·x + 1x] = e( 2 – 8x + 7·x + 1x 2 – 7x + 4lím) x – 7 límx →7 x – 3 x – 7 x →7 x – 3 x – 7 =x – 3x 2 + 2xx – 3(x – 7) (x – 1) (x + 1)lím(x – 3) (x – 7)x 3 + xx + 1x – 7x 3 + xx → 0(x – 1) (x + 1)lím(x – 3)x (x + 2)= ex →7= ex →7= e 12x( x 2 + 1)Página 2631. Encuentra cuatro intervalos distintos en cada uno <strong>de</strong> los cuales la ecuación:2x 4 –14x 2 +14x – 1 = 0 tenga una raíz.Consi<strong>de</strong>ramos la función f (x) = 2x 4 – 14x 2 + 14x – 1.Tenemos que f (x) es continua en Á y que:f (–4) = 231 > 0f (–3) = –7 < 0⎧⎨⎩Hay una raíz en (–4, –3).Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>16
⎧⎨⎩⎧⎨⎩⎧⎨⎩f (0) = –1 < 0f (1) = 1 > 0Hay una raíz en (0, 1).f (1) = 1 > 0f (1,5) = –1,375 < 0Hay una raíz en (1; 1,5).f (1,5) = –1,375 < 0f (2) = 3 > 0Hay una raíz en (1,5; 2).2. Comprueba que las <strong>funciones</strong> e x + e –x – 1 y e x – e –x se cortan en algún punto.Consi<strong>de</strong>ramos la función diferencia:F (x) = e x + e –x – 1 – (e x – e –x ) = e x + e –x – 1 – e x + e –x = 2e –x – 1F (x) es una función continua. A<strong>de</strong>más:f (0) = 1 > 0f (1) = –0,26 < 0⎧⎨⎩Signo <strong>de</strong> F(0) ≠ signo <strong>de</strong> F(1).Por el teorema <strong>de</strong> Bolzano, existe c ∈ (0,1) tal que F(c) = 0; es <strong>de</strong>cir, existec ∈(0, 1) tal que las dos <strong>funciones</strong> se cortan en ese punto.3. Justifica cuáles <strong>de</strong> las siguientes <strong>funciones</strong> tienen máximo y mínimo absolutoen el intervalo correspondiente:a) x 2 – 1 en [–1, 1] b) x 2 en [–3, 4]c) 1/(x – 1) en [2, 5] d) 1/(x – 1) en [0, 2]e) 1/(1 + x 2 ) en [–5, 10]a) f (x) = x 2 – 1 es continua en [–1, 1]. Por el teorema <strong>de</strong> Weierstrass, po<strong>de</strong>mos asegurarque tiene un máximo y un mínimo absolutos en ese intervalo.b) f (x) = x 2 es continua en [–3, 4]. Por tanto, también tiene un máximo y un mínimoabsolutos en ese intervalo.1c) f (x) = es continua en [2, 5]. Por tanto, tiene un máximo y un mínimo absolutosen esex – 1intervalo.1d) f (x) = no es continua en [0, 2], pues es discontinua en x = 1. No po<strong>de</strong>mosx – 1asegurar que tenga máximo y mínimo absolutos en ese intervalo. De hecho, no tieneni máximo ni mínimo absolutos, puesto que:lím f (x) = – ∞ y lím f (x) = +∞x → 1 –x → 1 +e) f (x) =1es continua en [–5, 10]. Por tanto, tiene máximo y mínimo absolutosen ese1 + x 2intervalo.Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>17
Página 269EJERCICIOS Y PROBLEMAS PROPUESTOSPARA PRACTICAR1 Sabiendo que lím f (x) = +∞, lím g (x) = –∞ y lím h (x) = 3, di en cuálesx → +∞x → +∞x → +∞<strong>de</strong> los siguientes casos hay in<strong>de</strong>terminación.En los casos en que no la haya, di cuál es el límite cuando x → +∞:a) f (x) + g (x) b) g (x) + h (x)f (x)f (x)c) d)h (x)g (x)e) [h (x)] g (x) f ) [3 – h (x)] · f (x)g (x)g) h) [ ] g (x)3 – h (x)a) ( f (x) + g(x)) = ( f (x)) + (g(x)) = +∞ +(– ∞) =límx → +∞= +∞ – (+∞) → In<strong>de</strong>terminación.b) lím (g(x) + h(x)) = lím g (x) + lím h(x) = – ∞ + 3 = – ∞x → +∞x → +∞ x → +∞f (x) +∞c) lím = = +∞x → +∞ g(x) 3f (x) +∞d) lím = → In<strong>de</strong>terminación.x → +∞ g(x) – ∞e) lím [h(x)] g(x) = 3 – ∞ =1= 0x → +∞f ) lím [3 – h(x)] · f (x) = 0 · (+∞) → In<strong>de</strong>terminación.x → +∞g(x) – ∞g) lím= = ±∞ (pue<strong>de</strong> ser +∞ o – ∞).x → +∞ 3 – h(x) (0)3h(x)h)[ ] g(x) = 1 – ∞ → In<strong>de</strong>terminación.límx → +∞límx → +∞3 +∞3h (x)límx → +∞2 Calcula los límites cuando x → –∞ <strong>de</strong> las siguientes <strong>funciones</strong>:2x + 510x – 5a) f (x) = b) g (x) =2 – xx 2 + 13xc) h(x) = 2 + x – 4d) i (x) = x3 + 2x – 32x + 37 + 5x 3Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>18
2x + 5 –2x + 5a) lím = lím = –2x → – ∞ 2 – x x → +∞ 2 + xb) lím10x – 5= 0x → – ∞ x 2 +1c)3x 2 + x – 4=3x 2 – x – 4límlím= – ∞x → – ∞ 2x + 3 x → +∞ –2x + 3d)x 3 + 2x – 3=–x 3 – 2x – 3límlím=x → – ∞ 7 + 5x 3 x → +∞ 7 – 5x 33 Calcula los siguientes límites:√3xa) 2 + 6xlímb) límx → +∞ 2x + 1x → +∞15√ 5x2 – 7x + 11 + √xc) límd) límx → +∞ 2x – 3x → +∞3x√x 3 + 2√3xa) 2 + 6x √3 xlím= lím =x → +∞ 2x + 1 x → +∞ 2x√32b) = +∞√ 5x2 – 7límx → +∞ x + 11 + √xc) lím = 0x → +∞ 2x – 33xd) lím= 0x → +∞ √x 3 + 24 Calcula estos límites:a) lím (e x – x 3 ) b)x → +∞c) lím ( √x 2 + x – √x + 7 ) d)x → +∞a) lím (e x – x 3 ) = +∞x → +∞xb) 2 + 1lím = 0x → +∞ e x√x 2 + xc) ( – ) = +∞límx → +∞ln (xd) 2 + 1)lím= 0x → +∞ x√x + 7límx → +∞límx → +∞x 2 + 1e xln (x 2 + 1)xUnidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>19
5 Calcula los siguientes límites y representa gráficamente los resultados obtenidos:a) lím (0,5 x + 1) b) lím 2 x + 1x → –∞x → –∞c) ( ) 1 – 1x d) ( ) 1 + 21 – 3xlímx → –∞xlímx → –∞a) lím (0,5 x + 1) = lím (0,5 –x + 1) = +∞x → – ∞x → +∞xb) lím 2 x + 1 = lím 2 –x + 1 = 0x → – ∞ x → +∞c) ( 1 – ) x = ( 1 + ) – x = e –1 =límx → – ∞d) ( 1 + ) 1 – 3x = ( 1 – ) 1 + 3x =límx → – ∞lím1x2x2xlímx → +∞límx → +∞–2 – 6xx(= e 1 – – 1 ) · (1 + 3x) ( )x → +∞= ex → +∞ = e– 6 =1xlím2x1e1e 61/ee –66 Halla:a) lím ( √x 2 + 2x – √x 2 – 4 ) b) lím ( √x 2 + 1 + x)x → –∞x → –∞√x 2 + 2x√x 2 – 4a) ( – ) =límx → – ∞(√ — x 2 + 2x – √ — x 2 – 4 )(√ — x 2 + 2x + √ — x 2 – 4 )= lím=√ — x 2 + 2x + √ — x → – ∞x 2 – 4=(x 2 + 2x) – (x 2 – 4)2x + 4lím= lím=√ — x √ — x 2 + 2x + √ — 2 + 2x + √ — x → – ∞x 2 – 4 x → – ∞x 2 – 4–2x + 4 –2 –2= lím= = = –1√ — x 2 – 2x + √ — x → +∞x 2 – 4 1 + 1 2√x 2 + 1b) ( + x) = ( – x) =límx → – ∞(√ — x 2 + 1 – x)(√ — x 2 + 1 + x)= =x 2 + 1 – xlímlím2=x → +∞ √x 2 + 1 + xx → +∞ √x 2 + 1 + x1= lím= 0x → +∞ √x 2 + 1 + xlímx → +∞√x 2 + 1Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>20
7 Sabiendo que:lím p (x) = +∞ lím q (x) = –∞x → 2x → 2lím r (x) = 3 lím s (x) = 0x → 2x → 2di, en los casos que sea posible, el valor <strong>de</strong> los siguientes límites:s (x)a) límb) lím [s (x) · q (x)]x → 2 p (x)x → 2c) lím [s (x)] p (x) d) lím [p (x) – 2q (x)]x → 2x → 2s(x) 0a) lím = = 0x → 2 p(x) +∞b) lím [s(x) · q(x)] = 0 · (–∞) → In<strong>de</strong>terminado.x → 2c) lím [s(x)] p(x) = 0 +∞ = 0x → 2d) lím [p(x) – 2q(x)] = +∞ – 2 (– ∞) = +∞ +(+∞) = +∞x → 28 Calcula:xa) ( 2 + 3 12 1lím – ) b) lím[–x]x → 0x 2 + 3 1 x 2 + 3 – x 3 3límlím2límx → 0 x 3 x x → 0 x 3 x → 0 x 3 (0)Hallamos los límites laterales:33lím = – ∞; lím = +∞.x → 0 – x → 0 +a) ( – ) = = = .2(x – 1) 21x (x – 1)2x – (x – 1)límx → 1 x (x – 1) 2b)[–] = = =límx → 1x 3x 3x 3x → 1(x – 1) 2x + 1 2= lím=x → 1 x (x – 1) 2 0Hallamos los límites laterales:x + 1x + 1lím= +∞; lím= +∞.x → 1 – x (x – 1) 2 x → 1 + x (x – 1) 2x (x – 1)2x – x + 1límx → 1 x (x – 1) 2Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>21
9 Calcula el límite <strong>de</strong> las siguientes <strong>funciones</strong> cuando x → +∞:5xa) f (x) = 2 – 2x + 1x + log xb) g (x) =log x(2x – 1) 2 223 + 2 √xc) h (x) = d) i (x) =√2x + 13 · 2 x2 x + 15xa) 2 – 2x + 1 5x 5= 2 – 2x + 1límlím=x → +∞ (2x – 1) 2 x → +∞ 4x 2 – 4x + 1 4x + log xxb) lím= lím ( +log x1)x → +∞log xx → +∞= +∞ +1 = +∞3 + 2 √x2 √ — x 2 2√2c) lím= lím = = =x → +∞ √2x + 1 x → +∞ √ — 2 √ — x √2 2√23 · 2d) límx= 3x → +∞ 2 x + 1Página 27010 Calcula los siguientes límites:a) ( – ) b) (x 2 – )límx → +∞3x + 4c) ( 1,2x – ) d) ( ) x – 1límx → +∞a)(–) = ( ) =límx → +∞=2x 2 – 10x – 3x 2 – 3x=–x 2 – 13xlímlím= – ∞x → +∞ 2x + 2x → +∞ 2x + 2b) lím (x 2 – √x 4 + 2x ) = lím=x → +∞x → +∞ x 2 + √x 4 + 2xx= 4 – (x 4 + 2x)x –2x= 4 – x 4 – 2xlímlím= lím= 0x → +∞ x 2 + √x 4 + 2x x → +∞ x 2 + √x 4 + 2x x → +∞ x 2 + √x 4 + 2xc) ( 1,2x – ) = +∞límx → +∞3x + 42x + 532d)( ) x – 1 = ( ) +∞ = +∞límx → +∞x 2 – 5xx + 1x 2 – 5xx + 13x23x 2x + 13x23x 2x + 1límx → +∞límx → +∞límx → +∞2x + 5√x 4 + 2x2x 2 – 10x – 3x (x + 1)2(x + 1)(x 2 – √ — x 4 + 2x )(x 2 + √ — x 4 + 2x )Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>
11 Calcula:3 41 – √3 – xa) lím[–]b) lím ( )x → 2c) ( ) d) (2x + 1 – )límx → 0a)[–] = [–] =límx → 2x 2 – 5x + 6√x + 9 – 3x 23x 2 – 5x + 6x – 24x – 23 – 4(x – 3) 3 – 4x + 12–4x + 15 7= lím= lím= lím=x → 2 (x – 2)(x – 3) x → 2 (x – 2)(x – 3) x → 2 (x – 2)(x – 3) (0)Hallamos los límites laterales:–4x + 15–4x + 15lím= +∞; lím= – ∞x → 2 – (x – 2)(x – 3) x → 2 + (x – 2)(x – 3)1 – √3 – xb) lím= lím=x → 2 x – 2 x → 2 (x – 2)(1 + √3 – x )1 – (3 – x)1 – 3 + x= lím= lím=x → 2 (x – 2)(1 + √3 – x ) x → 2 (x – 2)(1 + √3 – x )x – 21= lím= lím=x → 2 (x – 2)(1 + √3 – x ) x → 2 1 + √3 – x√x +9 – 3x + 9 – 9c) lím= lím= lím=x → 0 x 2 x → 0 x 2 (√x + 9 + 3) x → 0 x 2 (√x + 9 + 3)x1 1= lím= lím=x → 0 x 2 (√x + 9 + 3) x → 0 x (√x + 9 + 3) (0)Hallamos los límites laterales:11lím= – ∞; lím= +∞x → 0 – x (√x + 9 + 3) x → 0 + x (√x + 9 + 3)d) lím (2x + 1 – √4x 2 + 1 ) = lím=x → +∞x → +∞ (2x + 1 + √4x 2 + 1)= lím(2x + 1) 2 – (4x 2 + 1)= lím4x 2 + 4x + 1 – 4x 2 + 1=x → +∞x → +∞(2x + 1 + √4x 2 + 1)4x +24 4= lím= = = 1x → +∞2 + 2 4(2x + 1 + √4x 2 + 1)límx → 2x → 2límx → +∞x – 23(x – 2)(x – 3)(1 – √ — 3 – x)(1 + √ — 3 – x)(√ — x + 9 – 3)(√ — x + 9 + 3)√4x 2 + 1124(x – 2)(2x + 1 – √ — 4x 2 + 1)(2x + 1 + √ — 4x 2 + 1)(2x + 1 + √4x 2 + 1)Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>23
12 Averigua si estas <strong>funciones</strong> son continuas en x = 2:⎧ 3x – 2 si x < 2⎧a) f (x) = b) f (x) =x 2 – 1 si x ≤ 2⎨⎨⎩ 6 – x si x ≥ 2⎩ 2x + 1 si x > 2a) lím f (x) = lím (3x – 2) = 4x → 2 – x → 2 –f (x) es continua en x = 2,lím f (x) = lím (6 – x) = 4x → 2 + x → 2 +puesto que lím f (x) = f (2).x → 2f (2) = 6 – 2 = 4⎧⎪⎨⎪⎩b) lím f (x) = lím (x 2 – 1) = 3x → 2 – x → 2 –lím f (x) = lím (2x + 1) = 5x → 2 + x → 2 +⎧⎪⎨⎪⎩f (x) no es continua en x = 2,puesto que no existe límx → 2f (x).13 Estudia la continuidad <strong>de</strong> estas <strong>funciones</strong>:S⎧ ea) f (x) = si x < 1⎧ 1/x si x < 1⎨b) f (x) = ⎨⎩ ln x si x ≥ 1⎩ 2x – 1 si x ≥ 1x → 1 – x → 1x → 1 + x → 1a) • En x ≠ 1 → f (x) es continua; puesto que e x y ln x son continuas parax < 1 y x ≥ 1, respectivamente.• En x = 1: lím f (x) = lím e x = e ≠ lím f (x) = lím (ln x) = 0No es continua en x = 1, pues no existe lím f (x).x → 1b) El dominio <strong>de</strong> la función es D = Á – {0}.• Si x ≠ 0 y x ≠ 1 → La función es continua.• En x = 0: Es discontinua, puesto que f (x) no está <strong>de</strong>finida para x = 0. A<strong>de</strong>más,lím f (x) = – ∞ y lím f (x) = +∞. Hay una asíntota vertical en x = 0.x → 0 –x → 0 +1• En x = 1: lím f (x) = lím = 1x → 1 – x → 1 – xf (x) es continua en x = 1,lím f (x) = lím (2x – 1) = 1x → 1 + x → 1 +pues lím f (x) = f (1).x → 1f (1) = 2 · 1 – 1 = 2 – 1 = 1⎧⎪⎨⎪⎩PARA RESOLVER14 a) Calcula el límite <strong>de</strong> la función f (x) cuando x → 0, x → 2, x → 3,x → +∞, x → –∞:x – 3f (x) =x 2 – 5x + 6b) Representa gráficamente los resultados.Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>24
a) f (x) =x – 3 x – 3=x 2 – 5x + 6 (x – 3)(x – 2)b)–3lím f (x) = =x → 0 6–121 1lím f (x) = lím = .x → 2 x → 2 x – 2 (0)Hallamos los límites laterales: lím f (x) = – ∞; lím f (x) = +∞x → 2 –x → 2 +1lím f (x) = lím = 1x → 3 x → 3 x – 2lím f (x) = 0; lím f (x) = 0x → +∞x → – ∞1–11 2 3x15 a) Calcula el límite <strong>de</strong> la función y = 2 – 9en los puntos en los que noS está <strong>de</strong>finida.x 2 – 3xb) Halla su límite cuando x → +∞ y cuando x → –∞ y representa la funcióncon la información que obtengas.c) ¿Cuáles son los puntos <strong>de</strong> discontinuidad <strong>de</strong> esta función?a) El dominio <strong>de</strong> la función es: D = Á – {0, 3}, pues el <strong>de</strong>nominador se anula en:x 2 – 3x = 0 → x (x – 3) = 0x = 0x = 3y =x 2 – 9=x 2 – 3xlímx → 03= .(0)x + 3x + 3Hallamos los límites laterales: lím = – ∞; lím = +∞x → 0 – xx → 0 + xlímx → 3x + 3xx + 3x(x + 3)(x – 3)x (x – 3)6= = 23Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>25
x + 3x + 3b) lím = 1; lím = 1x → +∞ x x → – ∞ x211 2 3c) La función es discontinua en x = 0 (tiene una asíntota vertical) y en x = 3 (noestá <strong>de</strong>finida; tiene una discontinuidad evitable).16 Determina el valor <strong>de</strong> a para que se verifique lím ( √x 2 + ax + 1 – x) = 2.x → +∞límx → +∞(√( – x) — x= 2 + ax + 1 – x)(√ — x 2 + ax + 1 + x)√x 2 + ax + 1 lím=x → +∞√x 2 + ax + 1 + xx= 2 + ax + 1 – x ax + 1 a alím2= lím= = = 2 → a = 4x → +∞ √x 2 + ax + 1 + x x → +∞ √x 2 + ax + 1 + x 1 + 1 22 1217 Halla los puntos <strong>de</strong> discontinuidad <strong>de</strong> la función y = – y di six – 3en alguno <strong>de</strong> ellos la discontinuidad es evitable.x 2 – 92y = –12 2(x + 3) – 12 2x + 6 – 12 2x – 6= = = =x – 3 x 2 – 9 (x – 3)(x + 3) (x – 3)(x + 3) (x – 3)(x + 3)2(x – 3)=(x – 3)(x + 3)La función es discontinua en x = 3 y en x = –3; pues no está <strong>de</strong>finida para esosvalores.2(x – 3)2• En x = –3: lím= – ∞; lím = +∞x → – 3 – (x – 3)(x + 3) x → – 3 + (x + 3)Hay una asíntota vertical en x = –3, la discontinuidad no es evitable.2(x – 3)2 2• En x = 3: lím= lím = =x → 3 (x – 3)(x + 3) x → 3 (x + 3) 6Luego, en x = 3, la discontinuidad es evitable.1318 Calcula el valor que <strong>de</strong>be tener k para que las siguientes <strong>funciones</strong> seanS continuas:⎧ x + 1 si x ≤ 2⎧ x + k si x ≤ 0a) f (x) = ⎨b) f (x) = ⎨⎩ k – x si x > 2⎩ x 2 – 1 si x > 0a) • Si x ≠ 2, la función es continua.Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>26
• En x = 2:lím f (x) = lím (x + 1) = 3x → 2 –lím f (x) = lím (k – x) = k – 2 Para que sea continua, ha <strong>de</strong> ser:x → 2 + x → 2 +k – 2 = 3 → k = 5f (2) = 2 + 1 = 3⎪⎩⎧⎪⎨⎪x → 2 – 27b) • Si x ≠ 0, la función es continua.• En x = 0:lím f (x) = lím (x + k) = kx → 0 – x → 0 –lím f (x) = lím (x 2 – 1) = –1 Para que sea continua, ha <strong>de</strong> ser: k = –1x → 0 + x → 0 +f (0) = 0 + k = k19 Calcula el valor <strong>de</strong> k para que cada una <strong>de</strong> las siguientes <strong>funciones</strong> sea continua:S⎧ x 4 – 1⎧⎪ ——— si x ≠ 1⎪√x – 1a) f (x) = b) f (x) =———— si x ≠ 1⎨ x – 1⎨ x – 1⎪⎪⎩ k si x = 1⎩ k si x = 1a) • Si x ≠ 1, la función es continua.• Si x = 1:f (x) =x 4 – 1=(x 3 + x 2 + x + 1)(x – 1)lím límlím=x → 1 x → 1 x – 1 x → 1 (x – 1)= lím (x 3 + x 2 + x + 1) = 4x → 1f (1) = kPara que sea continua, ha <strong>de</strong> ser k = 4.b) • Si x ≠ 1, la función es continua.• Si x = 1:límx → 1(√ — x – 1)(√ — x +1)⎧⎪⎨⎪⎩√x – 1(x – 1)= lím= lím=x – 1 (x – 1)(√ — x + 1) (x – 1)(√ — x → 1x → 1 x + 1)1= lím =x → 1 √x + 112f (1) = k1Para que sea continua, ha <strong>de</strong> ser k = .2Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>
20 Estudia la continuidad <strong>de</strong> cada una <strong>de</strong> las siguientes <strong>funciones</strong> para los distintosvalores <strong>de</strong>l parámetro a:S⎧a) f (x) =x 2 + ax si x ≤ 2⎧⎨b) f (x) = ⎨⎩ a – x 2 si x > 2⎩ x + 2a si x > 0a) • En x ≠ 2, la función es continua.• En x = 2:lím f (x) = lím (x 2 + ax) = 4 + 2ax → 2 –lím f (x) = lím (a – x 2 ) = a – 4 Para que sea continua, ha <strong>de</strong> ser:x → 2 + x → 2 +4 + 2a = a – 4 → a = –8f (2) = 4 + 2aPor tanto, la función es continua si a = –8, y es discontinua (en x = 2) si a ≠ –8.x → 2 – e ax si x ≤ 0b) • En x ≠ 0, la función es continua.• En x = 0:lím f (x) = lím e ax = 1x → 0 – x → 0 –⎨⎪⎩lím f (x) = lím (x + 2a) = 2a Para que sea continua, ha <strong>de</strong> ser:x → 0 + x → 0 +11 = 2a → a =2f (0) = 1⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎪⎧⎪11Por tanto, la función es continua si a = , y es discontinua (en x = 0) si a ≠ .22Página 27121 Estudia la continuidad <strong>de</strong> esta función:S⎧ ⎪x + 2⎪ si x < –1⎪f (x) = ⎨ x 2 si –1 ≤ x < 1⎪⎩ 2x + 1 si x > 1• Si x ≠ –1 y x ≠ 1 → la función es continua.• Si x = –1:lím f (x) = lím |x + 2|= 1x → –1 – x → –1 –lím f (x) = lím x 2 = 1 La función es continua en x = –1.x → –1 + x → –1 +f (–1) = 1⎪⎩⎨⎪⎪⎧⎪Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>28
) lím f (x) = lím (1 – x) = – ∞x → +∞ x → +∞lím f (x) = lím e x = e – ∞ =1= 0x → – ∞ x → – ∞e +∞24 En el laboratorio <strong>de</strong> Biología <strong>de</strong> la universidad, han <strong>de</strong>terminado que el tamañoT <strong>de</strong> los ejemplares <strong>de</strong> una cierta bacteria (medido en micras) varíaScon el tiempo t, siguiendo la ley:⎧√t + a si t < 8 horas⎪T (t) = ⎨–3 + √3t – 15⎪ ————— si t > 8 horas⎩ t – 8El parámetro a es una variable biológica cuya interpretación trae <strong>de</strong> cabezaa los científicos, pero piensan que pue<strong>de</strong> haber un valor para el cual el crecimientose mantenga continuo en t = 8.a) Deci<strong>de</strong> la cuestión.b) Investiga cuál llegará a ser el tamaño <strong>de</strong> una bacteria si se la cultiva in<strong>de</strong>finidamente.a) lím T (t ) = lím √t + a = √8 + at → 8 – t → 8 ––3 + √3t – 15 √3t – 15 – 3lím T (t ) = lím= lím=t → 8 + t → 8 + t – 8 t → 8 + t – 8(√ — 3t – 15 – 3)(√ — 3t – 15 + 3)= lím= lím=t → 8 + (t – 8)(√3t – 15 + 3) t → 8 + (t – 8)(√3t – 15 + 3)3t – 243(t – 8)= lím= lím=(t – 8)(√3t – 15 + 3) t → 8 + (t – 8)(√3t – 15 + 3)3 3 1= lím= =t → 8 + √3t – 15 + 3 6 2Para que T (t ) pueda ser continua, tendría que cumplirse que:√8 + a11–31= → 8 + a = → a =244–31√31Pero, si a = , quedaría T (t ) = t – si t < 8.4431Esto daría lugar a que T (t ) no existiera para t ≤ = 7,75 horas.4Por tanto, no hay ningún valor <strong>de</strong> a para el que el crecimiento se mantengacontinuo.t → 8 + 3t – 15 – 9–3 + √3t – 15 √3b) lím T (t ) = lím= = √3 ≈ 1,73 micras.t → +∞ t → +∞ t – 8 1Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>30
25 Calcula el límite <strong>de</strong> las siguientes <strong>funciones</strong> cuando x → +∞ y cuandox → –∞, <strong>de</strong>finiéndolas previamente por intervalos:a) f (x) = ⎪x – 3⎪ – ⎪x⎪ b) f (x) = ⎪2x – 1⎪ + xx + 1c) f (x) =⎪x⎪a) • Si x ≤ 0: |x – 3| – |x|= – (x – 3) – (–x) = –x + 3 + x = 3• Si 0 < x ≤ 3: |x – 3| – |x|= – (x – 3) – x = –2x + 3• Si x > 3: |x – 3| – |x|= (x – 3) – x = –3⎧⎪Luego: f (x) = ⎨⎪⎩lím f (x) = –3; lím f (x) = 3x → +∞x → – ∞1b) • Si 2x – 1 ≤ 0 → x ≤2|2x – 1| + x = – (2x – 1) + x = –2x + 1 + x = –x + 11• Si 2x – 1 > 0 → x >2|2x – 1| + x = (2x – 1) + x = 3x – 1⎧1–x + 1 si x ≤ —⎪2Luego: f (x) = ⎨1⎪ 3x – 1 si x > —⎩2lím f (x) = lím (3x – 1) = +∞x → +∞ x → +∞lím f (x) = lím (–x + 1) = lím (x + 1) = +∞x → – ∞ x → – ∞x → +∞x + 1c) • Si x < 0: =|x|x + 1• Si x > 0: =|x|⎧⎪Luego: f (x) = ⎨⎪⎩3 si x ≤ 0–2x + 3 si 0 < x ≤ 3–3 si x > 3x + 1–xx + 1xx + 1——— si x < 0–xx + 1——— si x > 0xx + 1lím f (x) = lím = 1x → +∞ x → +∞ xx + 1 –x + 1lím f (x) = lím = lím = –1x → – ∞ x → – ∞ –x x → +∞ xUnidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>31
26 Se <strong>de</strong>fine la función f <strong>de</strong>l modo siguiente:S⎧ ln x – 1 si x > 1f (x) = ⎨⎩ 2x 2 + ax + b si x ≤ 1Encuentra los valores <strong>de</strong> a y b para que la función sea continua y su gráficapase por el origen <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas.• Para que la gráfica <strong>de</strong> f (x) pase por el origen <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas, ha <strong>de</strong> ser f (0) = 0,es <strong>de</strong>cir: f (0) = b = 0• Para que la función sea continua (para x ≠ 1, es una función continua), tenemosque:lím f (x) = lím (2x 2 + ax) = 2 + ax → 1 – x → 1 –lím f (x) = lím (ln x – 1) = –1 Han <strong>de</strong> ser iguales, es <strong>de</strong>cir:x → 1 + x → 1 +2 + a = –1 → a = –3f (1) = 2 + aPor tanto, si a = –3 y b = 0, la función es continua; y su gráfica pasa por el origen<strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas.27 Calcula:√ 1[ — + x – √ — lím1 – x3x ]límx → 0x → 0√ — 1 + x – √ — 1 – x3x(√ — 1 + x – √ — 1 – x )(√ — 1 + x + √ — 1 – x )= lím=3x (√ — 1 + x + √ — x → 01 – x )(1 + x) – (1 – x)1 + x – 1 + x= lím= lím=3x (√ — 1 + x + √ — 3x (√ — 1 + x + √ — x → 01 – x ) x → 01 – x )2x22= lím= lím= =3x (√ — 1 + x + √ — 3(√ — 1 + x + √ — x → 01 – x ) x → 01 – x ) 3 · 2⎨⎪⎩⎪⎧⎪1328 Dada f (x) =⎪x⎪, justifica que lím f (x) = 1 y lím f (x) = –1.x + 1x → +∞x → –∞⎧⎪f (x) = ⎨⎪⎩–x——— si x ≤ 0x + 1x——— si x > 0x +1xlím f (x) = lím = 1x → +∞ x → +∞ x + 1–xlím f (x) = lím = –1x → – ∞ x → – ∞ x +1Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>32
29 Estudia la continuidad en x = 0 <strong>de</strong> la función: y = 2x +¿Qué tipo <strong>de</strong> discontinuidad tiene?En x = 0, la función no está <strong>de</strong>finida, luego es discontinua. Como:⎧ 2x – 1 si x < 0y = ⎨, entonces:⎩ 2x + 1 si x > 0lím (2x – 1) = –1; lím (2x + 1) = 1x → 0 – x → 0 +Por tanto, hay una discontinuidad <strong>de</strong> salto (finito) en x = 0.⎪x⎪xCUESTIONES TEÓRICAS30 Sea la función f (x) = x 2 + 1.S¿Po<strong>de</strong>mos asegurar que dicha función toma todos los valores <strong>de</strong>l intervalo[1, 5]? En caso afirmativo, enuncia el teorema que lo justifica.f (x) es continua en [0, 2] y f (0) = 1, f (2) = 5.Por tanto, por el teorema <strong>de</strong> los valores intermedios, la función toma, en el intervalo[0, 2], todos los valores <strong>de</strong>l intervalo [1, 5].31 Da una interpretación geométrica <strong>de</strong>l teorema <strong>de</strong> Bolzano y utilízalo paraS <strong>de</strong>mostrar que las gráficas <strong>de</strong> f (x) = x 3 + x 2 y g (x) = 3 + cos x se cortan enalgún punto.• Interpretación geométrica: Si una función f (x) es continua en un intervalo cerrado,y en sus extremos toma valores <strong>de</strong> distinto signo, entonces, con seguridad,corta al eje X en ese intervalo.• Para las dos <strong>funciones</strong> dada, f (x) = x 3 + x 2 y g(x) = 3 + cos x, consi<strong>de</strong>ramos lafunción diferencia: f (x) – g(x) = x 3 + x 2 – 3 – cos xComo f (x) y g(x) son continuas, también lo es f (x) – g(x).⎧ f (0) – g(0) = –4 → f (0) – g(0) < 0A<strong>de</strong>más: ⎨⎩ f (2) – g(2) ≈ 9,42 → f (2) – g(2) > 0Por tanto, existe un número c ∈ (0, 2) tal que f (c) – g(c) = 0 (aplicando el teorema<strong>de</strong> Bolzano), es <strong>de</strong>cir, f (c) = g(c).Página 27232 Sea la función f (x) =x 2 – 4.Sx – 2El segundo miembro <strong>de</strong> la igualdad carece <strong>de</strong> sentido cuando x = 2. ¿Cómoelegir el valor <strong>de</strong> f(2) para que la función f sea continua en ese punto?Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>33
f (x) =x 2 – 4 (x – 2)(x + 2)lím lím = lím= lím (x + 2) = 4x → 2 x → 2 x – 2 x → 2 (x – 2) x → 2Para que f sea continua en x = 2, <strong>de</strong>bemos elegir f (2) = 4.33 De una función g se sabe que es continua en el intervalo cerrado [0, 1] y quepara 0 < x ≤ 1 es:¿Cuánto vale g (0)?g (x) =g(x) =x 2 + x x (x + 1)lím lím = lím= lím (x + 1) = 1.x → 0 + x → 0 + x x → 0 + x x → 0 +Por tanto, g(0) = 1.x 2 + xx34 Dada la función:S⎧x – 4 1——— si 0 ≤ x ≤ —⎪ 4 2f (x) = ⎨1e –x 2⎪ si — ≤ ≤ 1⎩2x – 4 –7lím f (x) = lím =x → 1/2 – x → 1/2 – 4 8observamos que f está <strong>de</strong>finida en [0, 1] y que verifica f (0) = –1 < 0 y f (1)= e –1 > 0, pero no existe ningún c ∈ (0, 1) tal que f (c) = 0. ¿Contradice elteorema <strong>de</strong> Bolzano? Razona la respuesta.x → 1/2 + x → 1/2 +lím f (x) = lím e –x2 = e –1/4f (x) no es continua en x =12⎧⎪⎨⎪⎩Por tanto, f no es continua en el intervalo [0, 1]; luego no cumple las hipótesis <strong>de</strong>lteorema <strong>de</strong> Bolzano en dicho intervalo.35 Se sabe que f (x) es continua en [a, b] y que f (a) = 3 y f (b) = 5. ¿Es posibleasegurar que para algún c <strong>de</strong>l intervalo [a, b] cumple que f (c) = 7? Ra-Szona la respuesta y pon ejemplos.No lo po<strong>de</strong>mos asegurar. Por ejemplo:f (x) = x + 3 cumple que f (0) = 3 y f (2) = 5. Sin embargo, no existe c ∈ [0, 2]tal que f (c) = 7, ya que: f (c) = c + 3 = 7 → c = 4 → c ∉ [0, 2].Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>34
⎧⎨⎩⎧⎨⎩36 Halla razonadamente dos <strong>funciones</strong> que no sean continuas en un punto x 0S <strong>de</strong> su dominio y tales que la función suma sea continua en dicho punto.Por ejemplo:⎧ x + 1 si x ≠ 2f (x) = ⎨no es continua en x = 2;⎩ 2 si x = 2⎧ 2x – 1 si x ≠ 2g(x) = ⎨no es continua en x = 2;⎩ 4 si x = 2pero la función suma, f (x) + g(x) = 3x, sí es continua en x = 2.37 ¿Tiene alguna raíz real la siguiente ecuación?: sen x + 2x + 1 = 0SSi la respuesta es afirmativa, <strong>de</strong>termina un intervalo <strong>de</strong> amplitud menor que2 en el que se encuentre la raíz.Consi<strong>de</strong>ramos la función f (x) = sen x + 2x + 1.Tenemos que: f (x) es continua en [–1, 0].f (–1) ≈ 1,84 < 0f (0) = 1 > 0signo <strong>de</strong> f (1) ≠ signo <strong>de</strong> f (0)Por el teorema <strong>de</strong> Bolzano, po<strong>de</strong>mos asegurar que existe c ∈ (–1, 0) tal quef (c) = 0; es <strong>de</strong>cir, la ecuación sen x +2x + 1 = 0 tiene al menos una raíz en el intervalo(–1, 0).38 Demuestra que la ecuación x 5 + x + 1 = 0 tiene, al menos, una solución real.SConsi<strong>de</strong>ramos la función f (x) = x 5 + x +1.Tenemos que: f (x) es continua en [–1, 0].f (–1) = –1 < 0f (0) = 1 > 0signo <strong>de</strong> f (–1) ≠ signo <strong>de</strong> f (0)Por el teorema <strong>de</strong> Bolzano, po<strong>de</strong>mos asegurar que existe c ∈ (–1, 0) tal quef (c) = 0; es <strong>de</strong>cir, la ecuación x 5 + x + 1 = 0 tiene al menos una raíz en el intervalo(–1, 0).39SUna ecuación polinómica <strong>de</strong> grado 3 es seguro que tiene alguna raíz real.Demuestra que es así, y di si ocurre lo mismo con las <strong>de</strong> grado 4.• Si f (x) es un polinomio <strong>de</strong> grado 3, tenemos que:— Si lím f (x) = +∞, entonces lím f (x) = – ∞; y six → +∞x → – ∞— límx → +∞f (x) = – ∞, entonces límx → – ∞f (x) = +∞.Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>35
Por tanto, po<strong>de</strong>mos encontrar k tal que: signo <strong>de</strong> f (–k) ≠ signo <strong>de</strong> f (k).A<strong>de</strong>más, f (x) es continua. Por el teorema <strong>de</strong> Bolzano, sabemos que f (x) tieneal menos una raíz en el intervalo (–k, k).• Si f (x) es un polinomio <strong>de</strong> grado 4 no ocurre lo mismo. Por ejemplo, x 4 + 1 = 0no tiene ninguna raíz real; puesto que x 4 + 1 > 0 para cualquier valor <strong>de</strong> x.40 Si el término in<strong>de</strong>pendiente <strong>de</strong> un polinomio en x es igual a –5 y el valorS que toma el polinomio para x = 3 es 7, razona que hay algún punto en el intervalo(0, 3) en el que el polinomio toma el valor –2.Si f (x) es un polinomio, entonces es una función continua. El término in<strong>de</strong>pendientees igual a –5; es <strong>de</strong>cir, f (0) = –5; y, a<strong>de</strong>más, f (3) = 7. Por tanto, aplicandoel teorema <strong>de</strong> los valores intermedios, como –5 < –2 < 7, po<strong>de</strong>mos asegurar queexiste c ∈ (0, 3) tal que f (c) = –2.41 La función y = tg x toma valores <strong>de</strong> distinto signo en los extremos <strong>de</strong>l intervalo[ , ] y, sin embargo, no se anula en él. ¿Contradice esto el teore-Sπ 3π4 4ma <strong>de</strong> Bolzano?La función y = tg x no es continua en x = , que está en el intervalo[ , ] .Por tanto, no po<strong>de</strong>mos aplicar el teorema <strong>de</strong> Bolzano para dicho intervalo.π2π43π4x42 Consi<strong>de</strong>ra la función f (x) = . Determina su dominio. Dibuja su gráfica yS⎪x⎪razona si se pue<strong>de</strong> asignar un valor a f (0) para que la función sea continuaen todo Á.⎧ – 1 si x < 0f (x) = ⎨Dominio = Á – {0}⎩ 1 si x > 0Como lím f (x) = –1 ≠ lím f (x) = 1, no po<strong>de</strong>mos asignar ningún valor a f (0)x → 0 –x → 0 +para que la función sea continua en todo Á (pues en x = 0 no lo es).Gráfica:Y1X–1Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>36
43 Si existe el límite <strong>de</strong> una función f (x) cuando x → a, y si f (x) es positivoS cuando x < a, ¿po<strong>de</strong>mos asegurar que tal límite es positivo? ¿Y que no es negativo?Justifica razonadamente las respuestas.Si f (x) > 0 cuando x < a, entonces, si existe lím f (x), ha <strong>de</strong> ser lím f (x) ≥ 0.x → ax → aPor tanto, po<strong>de</strong>mos asegurar que el límite no es negativo (podría ser positivo o cero).44 a) Comprueba que lím [ln(x + 1) – ln (x)] = 0.Sx → +∞b) Calcula lím x [ln (x + 1) – ln (x)].x → +∞a) [ln (x + 1) – ln (x)] =[ ln ( )] = ln 1 = 0límx → +∞b) x [ln (x + 1) – ln (x)] =[ x ln ( )] = [ ln ( ) x ] =límx → +∞límx → +∞límx → +∞=[ ln ( 1 + ) x ] = ln e = 1límx → +∞x +1x45 De dos <strong>funciones</strong> f (x) y g (x) se sabe que son continuas en el intervalo [a,S b], que f (a) > g (a) y que f (b) < g (b).¿Pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>mostrarse que existe algún punto c <strong>de</strong> dicho intervalo en el quese corten las gráficas <strong>de</strong> las dos <strong>funciones</strong>?Consi<strong>de</strong>ramos la función f (x) – g(x).• Si f (x) y g(x) son continuas en [a, b], entonces f (x) – g(x) es continua en[a, b].• Si f (a) > g(a), entonces f (a) – g(a) > 0.• Si f (b) < g(b), entonces f (b) – g(b) < 0.x +1xEs <strong>de</strong>cir, signo [ f (a) – g(a)] ≠ signo [ f (b) – g(b)].Por el teorema <strong>de</strong> Bolzano, po<strong>de</strong>mos asegurar que existe c ∈ (a, b) tal quef (c) – g(c) = 0, es <strong>de</strong>cir, tal que f (c) = g(c). (Las gráficas <strong>de</strong> f (x) y g(x) se cortanen x = c).1xlímx → +∞x +1x46 Si f (x) es continua en [1, 9], f (1) = –5 y f (9) > 0, ¿po<strong>de</strong>mos asegurar queS g (x) = f (x) + 3 tiene al menos un cero en el intervalo [1, 9]?• Si f (x) es continua en [1, 9], entonces g(x) = f (x) + 3 también será continua en[1, 9] (pues es suma <strong>de</strong> dos <strong>funciones</strong> continuas).• Si f (1) = –5, entonces g(1) = f (1) + 3 = –5 + 3 = –2 < 0.• Si f (9) > 0, entonces g(9) = f (9) + 3 > 0.Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>37
Es <strong>de</strong>cir, signo <strong>de</strong> g(1) ≠ signo <strong>de</strong> g(9).Por el teorema <strong>de</strong> Bolzano, po<strong>de</strong>mos asegurar que existe c ∈ (1, 9) tal queg(c) = 0, es <strong>de</strong>cir, la función g(x) tiene al menos un cero en el intervalo [1, 9].47 Escribe una <strong>de</strong>finición para cada una <strong>de</strong> estas expresiones y haz una representación<strong>de</strong> f:a) lím f (x) = 3 b) lím f (x) = –∞x → –∞x → +∞c) lím f (x) = +∞ d) lím f (x) = –∞x → 2 –x → 2 +a) Dado ε > 0, existe h tal que, si x < –h, entonces |f (x) – 3| < ε.b) Dado k, po<strong>de</strong>mos encontrar h tal que, si x > h, entonces f (x) < –k.c) Dado k, po<strong>de</strong>mos encontrar δ tal que, si 2 – δ < x < 2, entonces f (x) > k.d) Dado k, po<strong>de</strong>mos encontrar δ tal que, si 2 < x < 2 + δ, entonces f (x) < –k.Y3211 2XPágina 27348 Si una función no está <strong>de</strong>finida en x = 3, ¿pue<strong>de</strong> ocurrir que lím f (x) = 5?x → 3¿Pue<strong>de</strong> ser continua la función en x = 3?Sí, pue<strong>de</strong> ser quelím f (x) = 5, por ejemplo:x → 3(x – 3)(x + 2)(x – 3)(x + 2)f (x) = es tal que lím= 5; y f (x) no está <strong>de</strong>finidax – 3x → 3 x – 3en x = 3.Sin embargo, f(x) no pue<strong>de</strong> ser continua en x = 3 (pues no existe f (3)).49 De una función continua, f, sabemos que f (x) < 0 si x < 2 y f (x) > 0 six > 2. ¿Po<strong>de</strong>mos saber el valor <strong>de</strong> lím f (x)?x → 2lím f (x) = 0x → 2Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>38
50 Expresa simbólicamente cada una <strong>de</strong> estas frases y haz una representacióngráfica <strong>de</strong> cada caso:a) Po<strong>de</strong>mos conseguir que f (x) sea mayor que cualquier número K, porgran<strong>de</strong> que sea, dando a x valores tan gran<strong>de</strong>s como sea necesario.b) Si preten<strong>de</strong>mos que los valores <strong>de</strong> g (x) estén tan próximos a 1 comoqueramos, tendremos que dar a x valores suficientemente gran<strong>de</strong>s.a) lím f (x) = +∞x → +∞b) lím g(x) = 1x → +∞1PARA PROFUNDIZAR51 Estudia el comportamiento <strong>de</strong> cada una <strong>de</strong> estas <strong>funciones</strong> cuando x tien<strong>de</strong>a +∞:a) f (x) = x 3 – sen x b) g (x) =E [x]c) h (x) = d) j (x) =xa) Como –1 ≤ sen x ≤ 1, entonces: lím (x 3 – sen x) = lím x 3 = +∞x → +∞x → +∞b) Como –1 ≤ cos x ≤ 1, entonces: límcos x= lím±1= 0x → +∞ x 2 +1 x → +∞ x 2 +1E [x]c) lím = 1x → +∞ xcos xx 2 + 13x + sen xx3x + sen x 3xd) Como –1 ≤ sen x ≤ 1, entonces: lím= lím = 3x → +∞ x x → +∞ x52 Calcula: lím (x)x → 11/(1 – x)Como es <strong>de</strong>l tipo 1 ∞ , po<strong>de</strong>mos aplicar la regla:límx → 1lím11 – x[x 1/(1 – x) = e (x – 1) · ] (–1)= e = e –1 = 1 x →1x →1elímUnidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>39
53 En una circunferencia <strong>de</strong> radio 1, tomamos un ánguloAOP <strong>de</strong> x radiantes. Observa que:—PQ = sen x, TA — ) = tg x y arco PA = xComo:— ) PQ < PA < TA — → → sen x < x < tg x.OxP TAQA partir <strong>de</strong> esa <strong>de</strong>sigualdad, prueba que:límx → 0sen xx= 1Tenemos que sen x < x < tg x. Dividiendo entre sen x, queda:x 1sen x1 < < → 1 > > cos xsen x cos xxTomando límites cuando x → 0, queda:sen xsen x1 ≥ lím ≥ 1; es <strong>de</strong>cir: lím = 1.x → 0 xx → 0 xsen x54 Sabiendo que lím = 1, calcula:x → 0 xtg xa) límb) límx → 0 xx → 01 – cos xx 2tg xlímx → 0 xsen x / cos xlímx → 0 xsen xx1cos xa) = = ( · ) =límx → 01= 1 · lím = 1 · 1 = 1x → 0 cos x1 – cos x (1 – cos x)(1 + cos x)b) = =1 – cos 2 xlímlímlím=x → 0 x 2 x → 0 x 2 (1 + cos x) x → 0 x 2 (1 + cos x)sen 2 xx 2 (1 + cos x)sen xx1límx → 0 1 + cos x= = ( ) 2 · = 1 · =límx → 0límx → 01212PARA PENSAR UN POCO MÁS55 a) Supongamos que f es continua en [0, 1] y que 0 < f (x) < 1 para todo x<strong>de</strong> [0, 1]. Prueba que existe un número c <strong>de</strong> (0, 1) tal que f (c) =c.Haz una gráfica para que el resultado sea evi<strong>de</strong>nte.☛ Aplica el teorema <strong>de</strong> Bolzano a la función g (x) = f (x) – x.b) Imagina una barra <strong>de</strong> plastilina <strong>de</strong> 1 dm <strong>de</strong> longitud. Se sitúa sobre unsegmento <strong>de</strong> longitud 1 dm. A continuación, <strong>de</strong>formamos la barrita estirándolaen algunos lugares y encogiéndola en otros.Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>40
Por último, volvemos a situarla barra <strong>de</strong>formada <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>lsegmento, aunque po<strong>de</strong>mosplegarla una o más veces.Pues bien, po<strong>de</strong>mos asegurarque algún punto <strong>de</strong> la barraestá exactamente en el mismolugar en el que estaba. ( * )— Llamando x a un punto cualquiera <strong>de</strong> la barra inicial, construye lagráfica <strong>de</strong> la función:x → f (x) = posición <strong>de</strong> x <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la transformación— Relaciona f (x) con la <strong>de</strong>l apartado a).— Demuestra la afirmación ( * ) .a) Consi<strong>de</strong>ramos la función g(x) = f (x) – x. Tenemos que:• g(x) es continua en [0, 1], pues es la diferencia <strong>de</strong> dos <strong>funciones</strong> continuasen [0, 1].• g(0) = f (0) > 0, pues f (x) > 0 para todo x <strong>de</strong> [0, 1].• g(1) = f (1) – 1 < 0, pues f (x) < 1 para todo x <strong>de</strong> [0, 1].Por el teorema <strong>de</strong> Bolzano, sabemos que existe c ∈ (0, 1) tal que g(c) = 0, es<strong>de</strong>cir, f (c) – c = 0, o bien f (c) = c.11 dmy = xf(c) = cf(x)0c 1b) Llamando x a un punto cualquiera <strong>de</strong> la barra inicial, construimos la función:x → f(x) = “posición <strong>de</strong> x <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la transformación”.Tenemos que:• f es continua en [0, 1] (puesto que situamos la barra sobre un segmento <strong>de</strong>longitud 1 dm y solo la <strong>de</strong>formamos, no la rompemos).• 0 < f (x) < 1 para todo x <strong>de</strong> [0, 1] (ya que situamos la barra <strong>de</strong>formada <strong>de</strong>ntro<strong>de</strong>l segmento).• Aplicando a f (x) los resultados obtenidos en el apartado a), tenemos queexiste c <strong>de</strong> (0, 1) tal que f (c) = c; es <strong>de</strong>cir, existe algún punto <strong>de</strong> la barraque está exactamente en el mismo lugar que estaba.Unidad 9. <strong>Límites</strong> <strong>de</strong> <strong>funciones</strong>. <strong>Continuidad</strong>41