SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  17
Télécharger pour lire hors ligne
Semana 6
                                     CURSO : CÁLCULO I


Tema     :   Límite de una función



                              LÍMITES DE UNA FUNCIÓN

El concepto de limite es la idea central que distingue el cálculo del algebra y trigonometría.
Es fundamental para encontrar la tangente a una curva o la velocidad de un objeto.

Empezaremos con la idea intuitiva de límite, estudiando el comportamiento de una función
 y = f (x) para valores próximos a un punto, no necesariamente en su dominio. Por
ejemplo, sea la función
                                    2 x 2 − x − 1 (2 x + 1)( x − 1)
                           f ( x) =              =
                                         x −1           x −1

Es claro que Dom( f ) = R − {1} . Estudiaremos una función en valores de x que estén cerca
de 1. Para todo x ∈ Dom( f ) tenemos que f ( x) = 2 x + 1 . Vamos a construir una tabla de
valores de x cercanos a 1, por la izquierda y por la derecha y los valores correspondientes
de f (x) son:

   x         0.8      0.9       0.99    0.999              1.0009   1.009    1.09        1.2
 f (x)       2.6      2.8       2.98    2.998              3.0018   3.018    3.18        3.4

Observando la tabla, podemos verificar que: “a medida que x se aproxima a 1, los valores
de f (x ) se aproximan a 3”. Utilizando la notación de límite, se escribe

                                         lim f ( x ) = 3
                                         x →1




Definición formal de Límite.
Si f es una función definida sobre un intervalo abierto alrededor del punto x0 , entonces
expresamos que
                                        lím f ( x) = L
                                        x → x0

si para todo ε > 0 existe un número δ > 0 tal que f ( x) − L < ε siempre que
0 < x −x0 < δ




Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                 Semestre 2012-II         1
Propiedades de los límites
     El límite de f (x) cuando x tiende a x0 no depende del valor de f en x = x0 . Puede
     ocurrir, no obstante, que este límite sea f ( x0 ) . En estos casos se puede evaluar el límite
     por sustitución directa. Esto es,
                                            lím f ( x) = f ( x0 ) .
                                                               x → x0




     Teorema
     Sean n, r enteros positivo, k una constante, f y g funciones que tengan límites en x0 .
     Entonces
              1.    lím k = k
                        x → x0

                   2.   lím k . f ( x) = k lím f ( x)
                        x → x0                       x → x0

                   3.   lím [ f ( x ) ± g ( x )] = lím f ( x ) ± lím g ( x)
                        x → x0                            x → x0               x → x0


                   4.   lím [ f ( x).g ( x)] =  lím f ( x). lím g ( x)
                        x → x0                  x → x0
                                                               x→ x0
                                                                         
                                                                           
                                         lím f ( x)
                               f ( x) x→ x0
                   5.   lím            =                , siempre que lím g ( x) ≠ 0
                        x → x0 g ( x )   lím g ( x)                     x → x0
                                          x → x0
                                                                         n/r
                        lím [ f ( x)]         =  lím f ( x)
                                     n/r
                   6.
                        x → x0                   x → x0
                                                           
                                                            


     Ejemplo:
1.   Use las propiedades de límites para encontrar

     a)
          x →c
                 (
          lím x 3 + 4 x 2 − 3    )                     b) lím
                                                               x4 + x2 −1                               c)     lím 4 x 2 − 3
                                                                                                               x → −2
                                                          x →c   x2 + 5
     Solución

     a)
          x →c
                 (               )
          lím x 3 + 4 x 2 − 3 = lím x 3 + lím 4 x 2 − lím 3 = c 3 + 4c 2 − 3
                                        x →c                  x →c             x →c


                                  4   2
                                          (      4        2
                                                                     )
             x 4 + x 2 − 1 lím x + x − 1 lím x + lím x − lím1 c 4 + c 2 − 1
                          = x →c         = x →c      x →c    x →c
                                                                  =
     b) lím
        x →c    x +5
                  2
                               lím x + 5
                                    2
                                          x →c
                                                 (
                                                lím x + lím 5
                                                      2
                                                                )   c2 + 5
                                                                                   x →c          x →c



          lím 4 x 2 − 3 =        lím (4 x 2 − 3) =                   lím 4 x 2 − lím 3 = 4(− 2 ) − 3 = 13
                                                                                                        2
     c)
          x → −2                 x → −2                              x → −2             x → −2




     Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                                                   Semestre 2012-II   2
x2 − 4
2.   Sea f ( x) =          en x0 = 2
                   x−2
     La función no está definida en el punto x = 2 .
     En la figura se observa que cuando x se acerca
     al punto 2 con valores más grandes, la función se
     acerca al valor 4. Lo mismo ocurre, si nos
     acercamos al punto con números menores a 2. En
     este caso, existe el límite y decimos que

                                x2 − 4
                           lím         =4
                           x →2 x − 2


                 1
3.   Para f ( x) = en x0 = 0
                 x
     La función no está definida en x0 = 0 . En la figura se observa que, cuando la variable x
     toma valores positivos cada vez más cercanos a 0, la función crece sin medida. En el caso
     en que x toma valores negativos y se acerca a cero, la función se hace negativa y con
     magnitud cada vez más grande. En este caso no existe el límite.


     Eliminación algebraica de denominadores iguales a cero
     Si el denominador es cero, cancelamos factores comunes en el numerador y denominador
     para reducir a una fracción en donde el denominador no sea cero en x0 . Luego se puede
     encontrar el límite por sustitución en la fracción simplificada.

     Ejemplo:
                          x2 + x − 2
4.   Evaluar         lím
                     x →1   x2 − x
     Solución
     Al evaluar x = 1 en el denominador se obtiene por resultado 0. Luego de factorizar se
     reduce la fracción
                                       x 2 + x − 2 ( x − 1)( x + 2) x + 2
                                                  =                =
                                          x2 − x       x( x − 1)      x

     Usando la fracción simplificada

                                       x2 + x − 2        x + 2 1+ 2
                                  lím             = lím       =     =3
                                  x →1   x −x
                                          2         x →1   x    1


     Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                  Semestre 2012-II   3
x 2 + 100 − 10
5.   Evaluar     lím
                  x →0           x2
     Solución

     Al reemplazar x = 0 en la función se obtiene la forma indeterminada 0/0 y no hay algún
     factor común para simplificar. Se debe multiplicar al numerador y denominador por la
     expresión     x 2 + 100 + 10 (obtenido por cambiar el signo después de la raíz cuadrada).

                                   x 2 + 100 − 10          x 2 + 100 − 10 x 2 + 100 + 10
                                                  =                      .
                                         x2                     x2         x 2 + 100 + 10
                                                           x 2 + 100 − 100
                                                 =
                                                      x2   (   x 2 + 100 + 10   )
                                                                      2
                                                                  x
                                                =
                                                      x2   (   x 2 + 100 + 10   )
                                                                  1
                                                =
                                                       x 2 + 100 + 10
     Por tanto
                            x 2 + 100 − 10              1                1         1
                    lím                    = lím                 =               =
                                                  x 2 + 100 + 10   0 2 + 100 + 10 20
                    x →0            2        x →0
                                  x

                      x2 − x − 6
6.   Encuentre lím               .
                 x →3    x−3
     Solución
                    x2 − x − 6
     Observe que               no está definida en x = 3 , pero todo esta bien. Para tener una idea
                       x −3
     de lo que esta sucediendo cuando x se aproxima a 3, podríamos emplear una calculadora
     para evaluar la expresión dada; por ejemplo, en 3.1, 3.01, 3.001, etc. Pero es mucho mejor
     utilizar un poco de álgebra para simplificar el problema.

                                  x2 − x − 6        ( x − 3)( x + 2)
                             lím             = lím                   = lím( x + 2) = 3 + 2 = 5
                             x →3    x−3       x →3       x−3          x →3



     La cancelación de x − 3 en el segundo paso es válida ya que la definición de límite ignora
                                            x−3
     el comportamiento en x = 3 . Recuerde,       = 1 siempre que x no sea igual a 3.
                                            x−3




     Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                             Semestre 2012-II   4
LIMITES TRIGONOMÉTRICOS
Antes de empezar a resolver límites trigonométricos mencionaremos algunas identidades
trigonométricas

Razones trigonométricas inversas                        Identidades trigonométricas
             1
1. cot x =
           tan x                                        1.    sen 2 x + cos 2 x = 1
             1
2. sec x =                                              2.   1 + tan 2 x = sec 2 x
           cos x
             1                                          3.   1 + ctg 2 x = csc 2 x
3. csc x =
           senx


Límites de funciones trigonométricas
   Para todo número real x0 en el dominio de la función,
      1. lím sen( x) = sen( x0 )                                2. lím cos( x) = cos( x0 )
           x → x0                                                    x → x0

      3. lím tan( x) = tan( x0 )                                4.    lím cot( x) = cot( x0 )
           x → x0                                                     x → x0

      5.    lím sec( x) = sec( x0 )                             6.    lím csc( x) = csc( x0 )
            x → x0                                                    x → x0



Dos límites que no pueden evaluarse por sustitución son:

                sen( x)                                                    1 − cos( x)
      1. lím            =1                                      2. lím                 =0
           x →0   x                                                   x →0      x

Ejemplo:
                          x 2 cos( x)
1. Encuentre lím
                     x →0    x +1
    Solución

    lím
   x →0
        x 2 cos( x) 
           x +1
                    =  lím
                       
                               x2 
                                        (
                                     x →0
                                    
                                              )
                        x →0 x + 1  lím cos( x) = 0.1 = 0

                   1 − cos(t )
2. Calcular lím
              t →0   sen(t )
   Solución
                            1 − cos(t )          1 − cos(t )
                                           lím
        1 − cos(t )              t         t →0       t       0
   lím              = lím                =                   = =0
   t →0   sen(t )      t →0   sen(t )              sen(t )    1
                                             lím
                                 t            t →0    t

Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                          Semestre 2012-II   5
3.           cos(t) 
       lim 
          π  π − 2t 
                     
       t→
          2
     Solución
                                                  π                    π         π
     Hacer el cambio de variable h = t –            , entonces t = h +   y si t → , h → 0.
                                                  2                    2         2
     Luego, el límite con la nueva variable será:
                                                                        π 
                                               cos(t)         cos(h + 2 ) 
                                         lim           = h→0  −2h 
                                                           lim
                                         t →  π − 2t 
                                            π
                                            2
                                                                            
                                                                            

     Al aplicar identidad trigonométrica se tiene:

                                                       π                π 
                          cos(t)  =       cos(h)cos( 2 ) − sen(h)sen( 2 )         −sen(h)    1
                    lim 
                       π  π − 2t 
                                      lim                                    = h→0 
                                                                                 lim            = 2
                    t→               h→ 0
                                                         −2h                        −2h 
                       2
                                                                            

     Por lo tanto,                                   cos(t)  = 1
                                               lim          
                                               t →  π − 2t 
                                                  π              2
                                                  2


           x 4 − x 4 sen2 (x) 
4. lim                        
     x →0    1 − cos(x) 
                              
     Solución
     Factorice en el radicando y sacar raíz cuadrada al factor común.

                          x 4 − x 4 sen2 (x)          x 4 [1 − sen2 (x)]          x 2 1 − sen 2 (x) 
                    lim                       = lim                       = lim                     
                    x →0    1 − cos(x)          x →0    1 − cos(x)          x →0     1 − cos(x) 
                                                                                                    

     Aplicar identidad trigonométrica, sacar raíz cuadrada y usar extremos y medios.
                                                                       
                          x 4 − x 4 sen2 (x)          cos(x)               lim[cos(x)]        1
                                                                               x →0
                    lim                       = lim                   =                     =
                    x →0    1 − cos(x)          x →0   1 − cos(x)           1 − cos(x)    1
                                                                          lim 
                                                       
                                                             x2     
                                                                          x →0      x2     
                                                                                                 2
     Por lo tanto,
                                                x 4 − x 4 sen2 (x) 
                                          lim                       =2
                                          x →0    1 − cos(x) 
                                                                   




Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                                  Semestre 2012-II      6
EJERCICIOS PROPUESTOS

Encuentre los siguientes límites:

             3x 2 − 11                                              6 
1.   lím                                      15. lím x 2 −           
     x →2       3                                 x →6
                                                                   x+3
          3x − 1                                               x3 − 4 − 2
2.   lím                                      16. lím
     x →0 x − 2
                                                    x →2        x−2
                 x −1
3.   lím                                                 3− 5+ x
     x →1 3 x + 11x 2 + x − 5
                 3                            17. lím
                                                    x →4 1 − 5 − x

            x 2 + 7 x + 10
4.   lím
     x → −2 x 2 − 3 x − 10
                                                           x 4 − 3x 2 + 2
                                              18. lím
                                                    x →1   x 4 + 2x 2 − 3
5.   lím 2 x − x       3
     x →8                                              1         3 
                                              19. lím       −        
                                                  x →1 1 − x   1 − x3 
              x −1                                    
6.   lím
     x →1    x −1                                              x 2 − 2x + 6 − x 2 + 2x − 6
                                              20. lím
            − 2x − 4                                x →3               x 2 − 4x + 3
7.   lím
     x → −2 x 3 + 2 x 2
                                                              3x − 6
                                              21. lím
              x −1                                  x →2   1 − 4x − 7
8.   lím
     x →1    x+3 −2
                                                         x 2 − 4x + 4
                                              22. lím
             2x − 2                                 x →2    x 2 − 2x
9.   lím
     x →2    x−2                                                 x − 2x − 1
                                              23. lím
                     x −1                           x →1       5x − 1 − 2 x + 2
10. lím
     x →1
             x2 + 3 − 2                       24. Hallar los valores de m de tal manera
            x − 10 x + 9
             2
                                                            x 2 − mx + 3 x − 3m
11. lím                                             que lím                     = m 2 − 27
     x →1    4x + 5 − 4                                 x→m        x−m
           5x 3 + 8x 2                                   sen(7 x ) − sen(2 x)
12. lím                                       25. lím
     x → 0 3 x 4 − 16 x 2                           x →0       sen( x )
             2x + 1 − 3                                        cos x − senx
13. lím                                       26.    lím
     x →4   x − 3x − 4
             2
                                                    x →π / 4     cos 2 x
             x 3 + x 2 − 5x + 3                          tan( x) − sen( x)
14. lím                                       27. lím
     x →1   x3 + 2x 2 − 7 x + 4                     x →0     sen 2 ( x )



Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                   Semestre 2012-II     7
4 senx − 2 x 3 + 5 x                         1 + senx − 1 − senx
28. lím                                 32. lím
    x →0         4x                           x →0             x
            3x 3                                     cos x − cos 2 x
29. lím                                 33. lím
     x→ 0 sen 3 (3 x )                        x →0     1 − cos x

         sen3 x.sen5 x                                 cos x − senx
30. lím                                 34.   lím
                                              x →π / 4   cos(2 x)
     x →0 ( x − x 3 ) 2

                                                     − sen(3 x) + 9 x
         cos x − cos 2 x                35. lím
31. lím
    x →0
                                              x →0   3sen(2 x) + 2 x
              xsenx




Facultad de Ingeniería y Arquitectura                            Semestre 2012-II   8
LIMITES LATERALES

Ahora extenderemos el concepto de límite a límites laterales, que son límites cuando x se
aproxima al número x0 por la izquierda (cuando x < x0 ) o por la derecha (cuando x > x0 ).

Tener un límite L cuando x se aproxima a x0 , la función f debe ser definida en ambos
lados de x0 y los valores de f (x) se aproximan a L cuando x tiende a x0 por ambos lados.
Si f no tiene un límite en x0 , puede tener limite si el enfoque es solo desde un lado. Si el
enfoque es desde la derecha, el límite es un límite por la derecha y desde la izquierda, es un
límite por la izquierda.

La función f ( x) = x / x tiene límite 1 cuando x se aproxima a 0 por la derecha, y tiene
límite -1 cuando x se aproxima a 0 por la izquierda. Puesto que estos valores límites
laterales no son lo mismo, no hay un número único al que f (x) se aproxima cuando x
tiende a 0. Por lo tanto f (x) no tiene límite en 0.




Intuitivamente, si f (x) es definida en un intervalo (c, b ) donde c < b , y se aproxima
arbitrariamente a L cuando x tiende a c desde el interior del intervalo, entonces f tiene
límite por la derecha L en c. Escribimos

                                         lím f ( x) = L
                                        x →c +
El símbolo “ x → c + ” significa que se consideran sólo los valores de x mayores que c.

Similarmente, si f (x) es definida en un intervalo (a, c ) donde a < c , y se aproxima
arbitrariamente a M cuando x tiende a c en el interior del intervalo, entonces f tiene límite
por la izquierda M en c. Escribimos

                                        lím f ( x) = M
                                        x →c −


Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                 Semestre 2012-II      9
El símbolo “ x → c − ” significa que se consideran sólo los valores de x menores que c.




    a. Limite por la derecha cuando x                            b. Limite por la izquierda cuando x
        tiende a c                                                   tiende a c

Para la función f ( x) = x / x se tiene

                               lím f ( x) = 1        y   lím f ( x ) = −1
                               x →0 +                    x →0−


Definición
Se dice que f (x) tiene límite por la derecha L en x0 , y se escribe

                                          lím f ( x) = L
                                          x → x0 +

si para cada número ε > 0 existe un correspondiente número δ > 0 tal que para todo x
                            x0 < x < x0 + δ          ⇒       f ( x) − L < ε .

Se dice que f (x) tiene límite por la izquierda L en x0 , y se escribe

                                          lím f ( x) = L
                                          x → x0 −

si para cada número ε > 0 existe un correspondiente número δ > 0 tal que para todo x
                             x0 − δ < x < x0         ⇒      f ( x) − L < ε .



    TEOREMA
    El lím f ( x) existe y es igual a L si y solo si lím− f ( x) = L y lím+ f ( x) = L existen
       x→ x0                                              x → x0                x → x0
    y son iguales a L .

Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                           Semestre 2012-II   10
Ejemplo
                  2 x ,0 ≤ x ≤ 10
1.   Sea f ( x) =                 , calcular lím f ( x) .
                  1.8 x ,10 < x              x→10

     Solución

     Al calcular estos límites debe distinguirse entre el límite por la izquierda en 10 y el límite
     por la derecha en 10. Así,

                     lím f ( x) = lím− 2 x = 20              lím f ( x) = lím+ 1.8 x = 18
                    x →10−         x →10                     x →10+              x →10


     Puesto que lím− f ( x) ≠ lím+ f ( x) , por el teorema anterior se concluye que lím f ( x) no
                  x →10          x →10                                                        x→10
     existe.

2.   El dominio de f ( x) = 4 − x 2 es [−2,2] su grafica es el semicírculo que se muestra en la
     figura. Tenemos


                                                                       lím       4 − x2 = 0
                                                                      x → −2 +
                                                     y
                                                                       lím− 4 − x 2 = 0
                                                                      x→2


                                                  La función no tiene límite por la izquierda en
                                                  x = -2 ó por la derecha en x = 2



3.   Límites de la gráfica de la función




     En x = 0:       lím f ( x ) = 1
                     x →0+




     Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                          Semestre 2012-II   11
lím f ( x ) y lím f ( x ) no existen. La función no está definida a la izquierda
                x →0−                x→ 0
                de x = 0.

En x = 1:       lím f ( x) = 0 aunque f (1) = 1 .
                x →1−

                lím f ( x) = 1 ,
                x →1+

                lím f ( x) no existe. Los límites laterales no son iguales.
                x→1



En x = 2:       lím f ( x) = 1 ,            lím f ( x) = 1
                x→2−                        x→2+

                lím f ( x) = 1 aunque f (2) = 2
                x →2



En x = 3:       lím f ( x) = lím+ f ( x) = lím f ( x) = f (3) = 2
                x → 3−        x →3                 x →3




                                   EJERCICIOS PROPUESTOS


                                                − 2 x + 3          si x ≥ 1
1. Calcular si existe lím f ( x) donde f ( x) = 
                      x→1
                                                 3x − 5            si x < 1

                                                 x + 1 si x ≠ 2
2. Calcular si existe lím f ( x) donde f ( x) = 
                      x→ 2
                                                 0 si x = 2

                                         2x 2 + 1
                                         4         si x < −1
                                         x +3
3. Calcular lím f ( x) , donde f ( x) = 
            x →−1
                                             x3 + 1
                                                         si - 1 < x
                                         x 2 + 6x + 5
                                        

                                                                        1− x2       si 0 ≤ x < 1
                                                                
                                                                
4. Calcular si existen lím f ( x) y lím f ( x) , donde f ( x) =           1         si 1 ≤ x < 2
                       x→1          x→ 2
                                                                          2         si x = 2
                                                                
                                                                

                                                    x−5
                                                   1 − x − 4 si x ≥ 5
                                                   
5. Calcular si existen lím f ( x) , donde f ( x) = 
                                                    x − 12 x + 35 si x < 5
                       x→5                            2

                                                   
                                                        x-5



Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                            Semestre 2012-II   12
6. Sea h la función definida por
                                                    4 − x 2 , x ≤ 1
                                                    
                                           h( x ) = 
                                                    2 + x 2 ,1 < x
                                                    
Determinar si existen los siguientes límites. lím h( x) , lím h( x ) , lím h( x )
                                                 −           +
                                                    x →1          x →1        x→1


7.    Calcular si existen los siguientes limites laterales:

                   x+2                                                            x+2
      1. lím −                                                 4. lím+ ( x + 3)
        x → −0.5    x +1                                           x → −2         x+2
                  x  2 x + 5 
                                                               5. lím− (x − x )
      2. lím+           2     
         x → −2  x + 1  x + x 
                                                                   x →4

                 x + 4x + 5 − 5
                      2
                                                               6. lím+ (x − x )
      3.    lím+                                                   x →4
         x →0           x
                   x -15 ; x < 4
                     2

                  
8.    Si f ( x) =  x − 3 ; 4 ≤ x < 12 , hallar a
                   ax-1 ; x ≥ 12
                  

                          x + x−4 −2
9.    Calcular lím+
                    x→4
                            x 2 − 16

10. De acuerdo a la figura

      Calcular
      a. lím+ f ( x)
           x → −1

      b. lím f ( x)
           x→ 2

      c. lím f ( x)
            +
           x →1

      d. lím− f ( x)
           x → −1

      e. lím+ f ( x)
           x →3




11.      Sea R el rectángulo que une los puntos medios de los lados del cuadrilátero Q , el
      cual tiene vértices (± x,0) y (0,±1) . Calcule

                                                 perímetro de R
                                        lím
                                        x →0 +   perímetro d eQ

Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                             Semestre 2012-II   13
LIMITES AL INFINITO

 Sea f (x) una función. Supongamos que (a,+∞ ) ⊂ D f . Diremos que el límite de f (x)
 cuando x tiende a + ∞ es α si los valores de f (x) están tan próximos a α como
 queramos con tal de tomar x > a suficientemente grande.




 Sea f (x) una función. Supongamos que (− ∞, b ) ⊂ D f . Diremos que el límite de f (x)
 cuando x tiende a − ∞ es α si los valores de f ( x) están tan próximos a α como
 queramos con tal de tomar x < b negativo de suficiente gran valor absoluto.




 En este contexto tenemos los siguientes comportamientos:

lím x n = +∞ con n ∈ N                           + ∞ , si n es par           c
                                                                       lím n = 0 con n ∈ Q +
x → +∞                                lím x n = 
                                                 - ∞ , si n es impar
                                     x → −∞                           x → ±∞ x




 Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                 Semestre 2012-II    14
 c 
Esto lo sintetizan algunos autores escribiendo    =0
                                               ±∞

                                                                 a       a      a 
Si f ( x) = a 0 x n + a1 x n −1 + L + a n −1 x + a n = x n  a 0 + 1 + L + n −1 + n  , entonces:
                                                                            n −1
                                                                  x      x      xn 

                                                      + ∞ , si a 0 > 0
                                        lím f ( x) = 
                                       x → +∞
                                                      - ∞ , si a 0 < 0

               + ∞ , si a 0 > 0 y n es par                               − ∞ , si a 0 < 0 y n es par
 lím f ( x) =                                              lím f ( x) = 
x → −∞
               - ∞ , si a 0 > 0 y n es impar              x → −∞
                                                                          + ∞ , si a 0 < 0 y n es impar

Ejemplo:
1.   Dada la función polinomial f ( x) = −4 x 3 + 5 x 2 − 6 x + 7 , calcular lím f (x) y
                                                                                   x → −∞

         lím f (x )
         x → +∞

     Solución:
                                                          5 6    7 
     Ya que f ( x) = −4 x 3 + 5 x 2 − 6 x + 7 = x 3  − 4 + − 2 + 3  , entonces
                                                          x x   x 
                                    5 6    7 
         lím f ( x) = lím x 3  − 4 + − 2 + 3  = (−∞)(−4) = +∞
         x → −∞       x → −∞
                                    x x   x 
                           5 6    7 
lím f ( x) = lím x 3  − 4 + − 2 + 3  = (+∞)(−4) = −∞
x → +∞       x → +∞
                           x x   x 

                  P( x)
Si f ( x) =              es una función racional con
                  Q ( x)
P( x) = a 0 x m + a1 x m −1 + L + a m −1 x + a m y Q( x) = b0 x n + b1 x n −1 + L + bn −1 x + bn , entonces


                                                      0 , si m < n
                                                     
                                                     a
                                        lím f ( x) =  0 , si m = n
                                       x → ±∞
                                                      b0
                                                      ± ∞ , si m > n
                                                     


                         4 x 2 − 5x + 6
2.   Dada f ( x) =                      , calcular lím f (x) y lím f (x)
                         2 x 2 − 3x + 4            x → −∞      x → +∞

     Solución

Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                            Semestre 2012-II        15
    5    6                5    6
                                                       x2  4 − +                  4− +
                              4x − 5x + 6
                                        2
                                                                    x2                     x2 = 4 − 0 + 0 = 2
                                              = lím                      = lím
                                                               x                      x
          lím f ( x) = lím
         x → −∞        x → −∞ 2 x 2 − 3 x + 4   x → −∞        3    4       x → −∞   3    4    2−0+0
                                                       x2  2 − +                  2− +     2
                                                              x    x2               x    x
      De igual manera se obtiene lím f ( x) = 2
                                               x → +∞



                                 3x − 4
3.    Calcular lím
                       x → +∞ 5 x − 6 x + 7
                                   2


      Solución
                                                 4                   4
                                            x 3 −                 3−
                     3x − 4                      x                   x      3
          lím                   = lím                  = lím                =   =0
         x → +∞ 5 x 2 − 6 x + 7   x → +∞
                                          2     6 7    x → +∞     6 7  +∞
                                         x 5 − + 2           x 5 − + 2 
                                                x x               x x 

                              2 x 3 − 3x + 4
4.    Calcular lím
                       x → −∞     5x − 6
      Solución
                                               3    4                   3   4 
                                      x3  2 − 2 + 3             x2  2 − 2 + 3 
                2 x − 3x + 4
                   3
                                                                               x  +∞
                             = lím 
                                                     x 
                                                         = lím 
                                               x                          x
          lím                                                                      =   = +∞
         x → −∞    5x − 6      x → −∞            6       x → −∞            6       5
                                           x 5 −                       5−
                                                 x                         x

                                  4x − 5
5.    Calcular lím
                        x → +∞
                                   x2 +1
      Solución
                                            5               5                    5
                                       x 4 −           x 4 −                x 4 − 
          4x − 5                            x               x                    x
lím                    = lím                      = lím             = lím
x → +∞
           x2 +1         x → +∞
                                        2    1  x →+∞        1  x→ +∞              1
                                       x 1 + 2        x 1 + 2 
                                                         2
                                                                                x 1+ 2
                                             x               x                    x
                                     5             5
                                x 4 −           4−
                       = lím 
                                      x             x = 4=4
                                         = lím
                         x → +∞        1   x → +∞    1   1
                                x 1+ 2            1+ 2
                                      x              x




Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                                Semestre 2012-II      16
EJERCICIOS PROPUESTOS

       Calcule los siguientes límites


1. lím
             x                                    x2                                                  t2
      x →∞ x − 5
                                     2. lím                                            3. lím
                                           x →∞ 5 − x 3                                      t → −∞ 7 − t 2


                x2                                x2                                                 x3
4. lím                               5. lím 2                                          6. lím 3
   x → ∞ ( x − 5)(3 − x )               x → ∞ x − 8 x + 15                                x → ∞ 2 x − 500 x 2



             5x3 + 6x − 7                        3x 3 − x 2                                    x2 +1
7.    lím                            8. lím                                            9. lím
      x → −∞ 3 x 5 − 2 x + 1               x → ∞ πx 3 − 5 x 2                             x →∞  x

          2x 2 + 7x + 5                          x3                x2                            3x 2 − 2          x 2 − 4x 
10. lím                              11. lím  2     −                                12. lím          ÷     
      x →∞ x 3 + 2 x + 1                 x →∞ x + 2   x+2                                x →∞ 2 x + 1   x−3 
                                                                                                            

13.    lím
                    x                                    9 + 4x 2                                  3x 2 + x + 1
                                     14.     lím                                       15. lím
       x → −∞
                  x2 +1                     x → −∞       3+ x                                 x →∞  2x 2 − 1

                  2 x 2 − 3x                              x2 + x + 3                                       2x + 1
16.    lím                           17. lím                                           18. lím
       x → −∞      5x 2 + 1                 x →∞        ( x − 1)( x + 1)
                                                                                              x →∞
                                                                                                           3x 2 + 1

                 1 + 8x 2                             9x 3 + 1                                             x2 +1
19. lím 3                            20.     lím                                       21. lím
                                            x → −∞ x 2 − 2 x + 2
       x →∞       x2 + 4                                                                      x →∞ 3
                                                                                                           x3 −1

22. lím
      x →∞
             (   x 2 + 2x − x   )    23.
                                                   x3
                                             lím  2        −
                                                               x2 
                                                                                      24. lím
                                                                                                       x + 5 x2 +1
                                            x → +∞ 2 x − 1   2x + 1 
                                                                                            x → +∞
                                                                                                             2x 2 + 1

25. lím
                 x 4 − 3x 2 − 1      26. lím
                                           x → +∞
                                                    (   x 2 − 2x + 5 − x   )           27.
                                                                                              x → +∞
                                                                                                       (
                                                                                               lím 2 x − 4 x 2 + 5 x − 3           )
      x → +∞        x2 −1

28. lím      3
                 πx 3 + 3 x          29. lím
                                           x → −∞
                                                    ( 2x    2
                                                                + 3x − 2 x 2 − 5   )   30. lím
                                                                                              x → −∞
                                                                                                       (   x 2 + 2x + 6 + x   )
      x →∞        2x + 7x
                        3




       Facultad de Ingeniería y Arquitectura                                                   Semestre 2012-II              17

Contenu connexe

Tendances

Gráfica, curvas de nivel, límites
Gráfica, curvas de nivel, límitesGráfica, curvas de nivel, límites
Gráfica, curvas de nivel, límitesJIE MA ZHOU
 
4 Temas Adicionales De La Derivada
4 Temas Adicionales De La Derivada4 Temas Adicionales De La Derivada
4 Temas Adicionales De La DerivadaERICK CONDE
 
M2 prevt integracion
M2 prevt integracionM2 prevt integracion
M2 prevt integracionasd asdfg
 
Definiciones limite de unasucesión
Definiciones limite de unasucesiónDefiniciones limite de unasucesión
Definiciones limite de unasucesiónIsidorogg
 
Cap 4. limites-ver1.0.0
Cap 4. limites-ver1.0.0Cap 4. limites-ver1.0.0
Cap 4. limites-ver1.0.0Andres Pineda
 
Metodos de integracion
Metodos de integracionMetodos de integracion
Metodos de integracionROAD TRACK
 
Ayudantia7 (derivadas)
Ayudantia7 (derivadas)Ayudantia7 (derivadas)
Ayudantia7 (derivadas)Francisca Mera
 
Ejercicios Propuestos De Antiderivadas%2528ejercicio%2 B12%2 By%2 Bmiscelaneo...
Ejercicios Propuestos De Antiderivadas%2528ejercicio%2 B12%2 By%2 Bmiscelaneo...Ejercicios Propuestos De Antiderivadas%2528ejercicio%2 B12%2 By%2 Bmiscelaneo...
Ejercicios Propuestos De Antiderivadas%2528ejercicio%2 B12%2 By%2 Bmiscelaneo...diarmseven
 
LÍMITES LATERALES, INFINITOS Y AL INFINITO
LÍMITES LATERALES, INFINITOS Y AL INFINITOLÍMITES LATERALES, INFINITOS Y AL INFINITO
LÍMITES LATERALES, INFINITOS Y AL INFINITOjesusalarcon29
 
Tema5 sol
Tema5 solTema5 sol
Tema5 solfruizj
 
Reglas de la derivación
Reglas de la derivaciónReglas de la derivación
Reglas de la derivaciónMartin Peralta
 
Castro Secc 27 Wiki
Castro Secc 27 WikiCastro Secc 27 Wiki
Castro Secc 27 Wikifr2009
 
Dgb6 1 2_4 integración por sustitución trigonométrica
Dgb6 1 2_4 integración por sustitución trigonométricaDgb6 1 2_4 integración por sustitución trigonométrica
Dgb6 1 2_4 integración por sustitución trigonométricaMoonwalk
 
La Integral Indefinida
La  Integral IndefinidaLa  Integral Indefinida
La Integral IndefinidaERICK CONDE
 

Tendances (20)

Gráfica, curvas de nivel, límites
Gráfica, curvas de nivel, límitesGráfica, curvas de nivel, límites
Gráfica, curvas de nivel, límites
 
Calculo u5
Calculo u5Calculo u5
Calculo u5
 
4 Temas Adicionales De La Derivada
4 Temas Adicionales De La Derivada4 Temas Adicionales De La Derivada
4 Temas Adicionales De La Derivada
 
M2 prevt integracion
M2 prevt integracionM2 prevt integracion
M2 prevt integracion
 
Taller1.calculo int
Taller1.calculo intTaller1.calculo int
Taller1.calculo int
 
Definiciones limite de unasucesión
Definiciones limite de unasucesiónDefiniciones limite de unasucesión
Definiciones limite de unasucesión
 
Cap 4. limites-ver1.0.0
Cap 4. limites-ver1.0.0Cap 4. limites-ver1.0.0
Cap 4. limites-ver1.0.0
 
Metodos de integracion
Metodos de integracionMetodos de integracion
Metodos de integracion
 
Ayudantia7 (derivadas)
Ayudantia7 (derivadas)Ayudantia7 (derivadas)
Ayudantia7 (derivadas)
 
Ejercicios Propuestos De Antiderivadas%2528ejercicio%2 B12%2 By%2 Bmiscelaneo...
Ejercicios Propuestos De Antiderivadas%2528ejercicio%2 B12%2 By%2 Bmiscelaneo...Ejercicios Propuestos De Antiderivadas%2528ejercicio%2 B12%2 By%2 Bmiscelaneo...
Ejercicios Propuestos De Antiderivadas%2528ejercicio%2 B12%2 By%2 Bmiscelaneo...
 
Integrales
IntegralesIntegrales
Integrales
 
LÍMITES LATERALES, INFINITOS Y AL INFINITO
LÍMITES LATERALES, INFINITOS Y AL INFINITOLÍMITES LATERALES, INFINITOS Y AL INFINITO
LÍMITES LATERALES, INFINITOS Y AL INFINITO
 
Tema5 sol
Tema5 solTema5 sol
Tema5 sol
 
Reglas de la derivación
Reglas de la derivaciónReglas de la derivación
Reglas de la derivación
 
Castro Secc 27 Wiki
Castro Secc 27 WikiCastro Secc 27 Wiki
Castro Secc 27 Wiki
 
6 curvas
6 curvas6 curvas
6 curvas
 
Ejercicios resueltos de derivadas
Ejercicios resueltos de derivadasEjercicios resueltos de derivadas
Ejercicios resueltos de derivadas
 
Me02202 c
Me02202 cMe02202 c
Me02202 c
 
Dgb6 1 2_4 integración por sustitución trigonométrica
Dgb6 1 2_4 integración por sustitución trigonométricaDgb6 1 2_4 integración por sustitución trigonométrica
Dgb6 1 2_4 integración por sustitución trigonométrica
 
La Integral Indefinida
La  Integral IndefinidaLa  Integral Indefinida
La Integral Indefinida
 

Similaire à Límites de funciones: introducción a conceptos básicos

Similaire à Límites de funciones: introducción a conceptos básicos (20)

Limites santacruz
Limites santacruzLimites santacruz
Limites santacruz
 
Ejercicios resueltos
Ejercicios resueltosEjercicios resueltos
Ejercicios resueltos
 
Funciones limites
Funciones limitesFunciones limites
Funciones limites
 
4practico26tomedinina
4practico26tomedinina4practico26tomedinina
4practico26tomedinina
 
Ejercicios de limites2 2º bach.ccss
Ejercicios de limites2 2º bach.ccssEjercicios de limites2 2º bach.ccss
Ejercicios de limites2 2º bach.ccss
 
Ejercicios derivadas
Ejercicios derivadasEjercicios derivadas
Ejercicios derivadas
 
Limites y continuidad
Limites y continuidadLimites y continuidad
Limites y continuidad
 
Continuidad
ContinuidadContinuidad
Continuidad
 
Continuidad
ContinuidadContinuidad
Continuidad
 
Integración numerica método de Simpsom
Integración numerica método de SimpsomIntegración numerica método de Simpsom
Integración numerica método de Simpsom
 
Apunte unidad derivadas
Apunte unidad derivadasApunte unidad derivadas
Apunte unidad derivadas
 
Asíntotas y continuidad
Asíntotas y continuidadAsíntotas y continuidad
Asíntotas y continuidad
 
Derivadaelias
DerivadaeliasDerivadaelias
Derivadaelias
 
Limites y continuidad
Limites y continuidadLimites y continuidad
Limites y continuidad
 
La derivada
La derivadaLa derivada
La derivada
 
Taller LíMites Y Continuidad
Taller LíMites Y ContinuidadTaller LíMites Y Continuidad
Taller LíMites Y Continuidad
 
Ejercicios voluntarios2
Ejercicios voluntarios2Ejercicios voluntarios2
Ejercicios voluntarios2
 
Funciones resueltos
Funciones resueltosFunciones resueltos
Funciones resueltos
 
Derivadas
DerivadasDerivadas
Derivadas
 
Tipos de funciones
Tipos de funcionesTipos de funciones
Tipos de funciones
 

Plus de Jhonatan Chuquilin

Plus de Jhonatan Chuquilin (6)

(594964920) bonos carbono
(594964920) bonos carbono(594964920) bonos carbono
(594964920) bonos carbono
 
Politicamonetariaenelperu 131209073921-phpapp01
Politicamonetariaenelperu 131209073921-phpapp01Politicamonetariaenelperu 131209073921-phpapp01
Politicamonetariaenelperu 131209073921-phpapp01
 
Peru
PeruPeru
Peru
 
12438
1243812438
12438
 
05 programacion lineal a
05 programacion lineal a05 programacion lineal a
05 programacion lineal a
 
Documentacion
DocumentacionDocumentacion
Documentacion
 

Límites de funciones: introducción a conceptos básicos

  • 1. Semana 6 CURSO : CÁLCULO I Tema : Límite de una función LÍMITES DE UNA FUNCIÓN El concepto de limite es la idea central que distingue el cálculo del algebra y trigonometría. Es fundamental para encontrar la tangente a una curva o la velocidad de un objeto. Empezaremos con la idea intuitiva de límite, estudiando el comportamiento de una función y = f (x) para valores próximos a un punto, no necesariamente en su dominio. Por ejemplo, sea la función 2 x 2 − x − 1 (2 x + 1)( x − 1) f ( x) = = x −1 x −1 Es claro que Dom( f ) = R − {1} . Estudiaremos una función en valores de x que estén cerca de 1. Para todo x ∈ Dom( f ) tenemos que f ( x) = 2 x + 1 . Vamos a construir una tabla de valores de x cercanos a 1, por la izquierda y por la derecha y los valores correspondientes de f (x) son: x 0.8 0.9 0.99 0.999 1.0009 1.009 1.09 1.2 f (x) 2.6 2.8 2.98 2.998 3.0018 3.018 3.18 3.4 Observando la tabla, podemos verificar que: “a medida que x se aproxima a 1, los valores de f (x ) se aproximan a 3”. Utilizando la notación de límite, se escribe lim f ( x ) = 3 x →1 Definición formal de Límite. Si f es una función definida sobre un intervalo abierto alrededor del punto x0 , entonces expresamos que lím f ( x) = L x → x0 si para todo ε > 0 existe un número δ > 0 tal que f ( x) − L < ε siempre que 0 < x −x0 < δ Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 1
  • 2. Propiedades de los límites El límite de f (x) cuando x tiende a x0 no depende del valor de f en x = x0 . Puede ocurrir, no obstante, que este límite sea f ( x0 ) . En estos casos se puede evaluar el límite por sustitución directa. Esto es, lím f ( x) = f ( x0 ) . x → x0 Teorema Sean n, r enteros positivo, k una constante, f y g funciones que tengan límites en x0 . Entonces 1. lím k = k x → x0 2. lím k . f ( x) = k lím f ( x) x → x0 x → x0 3. lím [ f ( x ) ± g ( x )] = lím f ( x ) ± lím g ( x) x → x0 x → x0 x → x0 4. lím [ f ( x).g ( x)] =  lím f ( x). lím g ( x) x → x0  x → x0    x→ x0    lím f ( x) f ( x) x→ x0 5. lím = , siempre que lím g ( x) ≠ 0 x → x0 g ( x ) lím g ( x) x → x0 x → x0 n/r lím [ f ( x)] =  lím f ( x) n/r 6. x → x0  x → x0    Ejemplo: 1. Use las propiedades de límites para encontrar a) x →c ( lím x 3 + 4 x 2 − 3 ) b) lím x4 + x2 −1 c) lím 4 x 2 − 3 x → −2 x →c x2 + 5 Solución a) x →c ( ) lím x 3 + 4 x 2 − 3 = lím x 3 + lím 4 x 2 − lím 3 = c 3 + 4c 2 − 3 x →c x →c x →c 4 2 ( 4 2 ) x 4 + x 2 − 1 lím x + x − 1 lím x + lím x − lím1 c 4 + c 2 − 1 = x →c = x →c x →c x →c = b) lím x →c x +5 2 lím x + 5 2 x →c ( lím x + lím 5 2 ) c2 + 5 x →c x →c lím 4 x 2 − 3 = lím (4 x 2 − 3) = lím 4 x 2 − lím 3 = 4(− 2 ) − 3 = 13 2 c) x → −2 x → −2 x → −2 x → −2 Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 2
  • 3. x2 − 4 2. Sea f ( x) = en x0 = 2 x−2 La función no está definida en el punto x = 2 . En la figura se observa que cuando x se acerca al punto 2 con valores más grandes, la función se acerca al valor 4. Lo mismo ocurre, si nos acercamos al punto con números menores a 2. En este caso, existe el límite y decimos que x2 − 4 lím =4 x →2 x − 2 1 3. Para f ( x) = en x0 = 0 x La función no está definida en x0 = 0 . En la figura se observa que, cuando la variable x toma valores positivos cada vez más cercanos a 0, la función crece sin medida. En el caso en que x toma valores negativos y se acerca a cero, la función se hace negativa y con magnitud cada vez más grande. En este caso no existe el límite. Eliminación algebraica de denominadores iguales a cero Si el denominador es cero, cancelamos factores comunes en el numerador y denominador para reducir a una fracción en donde el denominador no sea cero en x0 . Luego se puede encontrar el límite por sustitución en la fracción simplificada. Ejemplo: x2 + x − 2 4. Evaluar lím x →1 x2 − x Solución Al evaluar x = 1 en el denominador se obtiene por resultado 0. Luego de factorizar se reduce la fracción x 2 + x − 2 ( x − 1)( x + 2) x + 2 = = x2 − x x( x − 1) x Usando la fracción simplificada x2 + x − 2 x + 2 1+ 2 lím = lím = =3 x →1 x −x 2 x →1 x 1 Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 3
  • 4. x 2 + 100 − 10 5. Evaluar lím x →0 x2 Solución Al reemplazar x = 0 en la función se obtiene la forma indeterminada 0/0 y no hay algún factor común para simplificar. Se debe multiplicar al numerador y denominador por la expresión x 2 + 100 + 10 (obtenido por cambiar el signo después de la raíz cuadrada). x 2 + 100 − 10 x 2 + 100 − 10 x 2 + 100 + 10 = . x2 x2 x 2 + 100 + 10 x 2 + 100 − 100 = x2 ( x 2 + 100 + 10 ) 2 x = x2 ( x 2 + 100 + 10 ) 1 = x 2 + 100 + 10 Por tanto x 2 + 100 − 10 1 1 1 lím = lím = = x 2 + 100 + 10 0 2 + 100 + 10 20 x →0 2 x →0 x x2 − x − 6 6. Encuentre lím . x →3 x−3 Solución x2 − x − 6 Observe que no está definida en x = 3 , pero todo esta bien. Para tener una idea x −3 de lo que esta sucediendo cuando x se aproxima a 3, podríamos emplear una calculadora para evaluar la expresión dada; por ejemplo, en 3.1, 3.01, 3.001, etc. Pero es mucho mejor utilizar un poco de álgebra para simplificar el problema. x2 − x − 6 ( x − 3)( x + 2) lím = lím = lím( x + 2) = 3 + 2 = 5 x →3 x−3 x →3 x−3 x →3 La cancelación de x − 3 en el segundo paso es válida ya que la definición de límite ignora x−3 el comportamiento en x = 3 . Recuerde, = 1 siempre que x no sea igual a 3. x−3 Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 4
  • 5. LIMITES TRIGONOMÉTRICOS Antes de empezar a resolver límites trigonométricos mencionaremos algunas identidades trigonométricas Razones trigonométricas inversas Identidades trigonométricas 1 1. cot x = tan x 1. sen 2 x + cos 2 x = 1 1 2. sec x = 2. 1 + tan 2 x = sec 2 x cos x 1 3. 1 + ctg 2 x = csc 2 x 3. csc x = senx Límites de funciones trigonométricas Para todo número real x0 en el dominio de la función, 1. lím sen( x) = sen( x0 ) 2. lím cos( x) = cos( x0 ) x → x0 x → x0 3. lím tan( x) = tan( x0 ) 4. lím cot( x) = cot( x0 ) x → x0 x → x0 5. lím sec( x) = sec( x0 ) 6. lím csc( x) = csc( x0 ) x → x0 x → x0 Dos límites que no pueden evaluarse por sustitución son: sen( x) 1 − cos( x) 1. lím =1 2. lím =0 x →0 x x →0 x Ejemplo: x 2 cos( x) 1. Encuentre lím x →0 x +1 Solución lím x →0 x 2 cos( x)  x +1 =  lím  x2  (  x →0  )  x →0 x + 1  lím cos( x) = 0.1 = 0 1 − cos(t ) 2. Calcular lím t →0 sen(t ) Solución 1 − cos(t ) 1 − cos(t ) lím 1 − cos(t ) t t →0 t 0 lím = lím = = =0 t →0 sen(t ) t →0 sen(t ) sen(t ) 1 lím t t →0 t Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 5
  • 6. 3.  cos(t)  lim  π  π − 2t   t→ 2 Solución π π π Hacer el cambio de variable h = t – , entonces t = h + y si t → , h → 0. 2 2 2 Luego, el límite con la nueva variable será:  π   cos(t)   cos(h + 2 )  lim   = h→0  −2h  lim t →  π − 2t  π 2     Al aplicar identidad trigonométrica se tiene:  π π   cos(t)  =  cos(h)cos( 2 ) − sen(h)sen( 2 )   −sen(h)  1 lim  π  π − 2t  lim   = h→0  lim  = 2 t→  h→ 0  −2h   −2h  2   Por lo tanto,  cos(t)  = 1 lim   t →  π − 2t  π 2 2  x 4 − x 4 sen2 (x)  4. lim   x →0  1 − cos(x)    Solución Factorice en el radicando y sacar raíz cuadrada al factor común.  x 4 − x 4 sen2 (x)   x 4 [1 − sen2 (x)]   x 2 1 − sen 2 (x)  lim   = lim   = lim   x →0  1 − cos(x)  x →0  1 − cos(x)  x →0  1 − cos(x)        Aplicar identidad trigonométrica, sacar raíz cuadrada y usar extremos y medios.    x 4 − x 4 sen2 (x)   cos(x)  lim[cos(x)] 1 x →0 lim   = lim   = = x →0  1 − cos(x)  x →0   1 − cos(x)    1 − cos(x)  1   lim    x2   x →0  x2   2 Por lo tanto,  x 4 − x 4 sen2 (x)  lim   =2 x →0  1 − cos(x)    Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 6
  • 7. EJERCICIOS PROPUESTOS Encuentre los siguientes límites: 3x 2 − 11  6  1. lím 15. lím x 2 −  x →2 3 x →6  x+3 3x − 1 x3 − 4 − 2 2. lím 16. lím x →0 x − 2 x →2 x−2 x −1 3. lím 3− 5+ x x →1 3 x + 11x 2 + x − 5 3 17. lím x →4 1 − 5 − x x 2 + 7 x + 10 4. lím x → −2 x 2 − 3 x − 10 x 4 − 3x 2 + 2 18. lím x →1 x 4 + 2x 2 − 3 5. lím 2 x − x 3 x →8  1 3  19. lím −  x →1 1 − x 1 − x3  x −1  6. lím x →1 x −1 x 2 − 2x + 6 − x 2 + 2x − 6 20. lím − 2x − 4 x →3 x 2 − 4x + 3 7. lím x → −2 x 3 + 2 x 2 3x − 6 21. lím x −1 x →2 1 − 4x − 7 8. lím x →1 x+3 −2 x 2 − 4x + 4 22. lím 2x − 2 x →2 x 2 − 2x 9. lím x →2 x−2 x − 2x − 1 23. lím x −1 x →1 5x − 1 − 2 x + 2 10. lím x →1 x2 + 3 − 2 24. Hallar los valores de m de tal manera x − 10 x + 9 2 x 2 − mx + 3 x − 3m 11. lím que lím = m 2 − 27 x →1 4x + 5 − 4 x→m x−m 5x 3 + 8x 2 sen(7 x ) − sen(2 x) 12. lím 25. lím x → 0 3 x 4 − 16 x 2 x →0 sen( x ) 2x + 1 − 3 cos x − senx 13. lím 26. lím x →4 x − 3x − 4 2 x →π / 4 cos 2 x x 3 + x 2 − 5x + 3 tan( x) − sen( x) 14. lím 27. lím x →1 x3 + 2x 2 − 7 x + 4 x →0 sen 2 ( x ) Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 7
  • 8. 4 senx − 2 x 3 + 5 x 1 + senx − 1 − senx 28. lím 32. lím x →0 4x x →0 x 3x 3 cos x − cos 2 x 29. lím 33. lím x→ 0 sen 3 (3 x ) x →0 1 − cos x sen3 x.sen5 x cos x − senx 30. lím 34. lím x →π / 4 cos(2 x) x →0 ( x − x 3 ) 2 − sen(3 x) + 9 x cos x − cos 2 x 35. lím 31. lím x →0 x →0 3sen(2 x) + 2 x xsenx Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 8
  • 9. LIMITES LATERALES Ahora extenderemos el concepto de límite a límites laterales, que son límites cuando x se aproxima al número x0 por la izquierda (cuando x < x0 ) o por la derecha (cuando x > x0 ). Tener un límite L cuando x se aproxima a x0 , la función f debe ser definida en ambos lados de x0 y los valores de f (x) se aproximan a L cuando x tiende a x0 por ambos lados. Si f no tiene un límite en x0 , puede tener limite si el enfoque es solo desde un lado. Si el enfoque es desde la derecha, el límite es un límite por la derecha y desde la izquierda, es un límite por la izquierda. La función f ( x) = x / x tiene límite 1 cuando x se aproxima a 0 por la derecha, y tiene límite -1 cuando x se aproxima a 0 por la izquierda. Puesto que estos valores límites laterales no son lo mismo, no hay un número único al que f (x) se aproxima cuando x tiende a 0. Por lo tanto f (x) no tiene límite en 0. Intuitivamente, si f (x) es definida en un intervalo (c, b ) donde c < b , y se aproxima arbitrariamente a L cuando x tiende a c desde el interior del intervalo, entonces f tiene límite por la derecha L en c. Escribimos lím f ( x) = L x →c + El símbolo “ x → c + ” significa que se consideran sólo los valores de x mayores que c. Similarmente, si f (x) es definida en un intervalo (a, c ) donde a < c , y se aproxima arbitrariamente a M cuando x tiende a c en el interior del intervalo, entonces f tiene límite por la izquierda M en c. Escribimos lím f ( x) = M x →c − Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 9
  • 10. El símbolo “ x → c − ” significa que se consideran sólo los valores de x menores que c. a. Limite por la derecha cuando x b. Limite por la izquierda cuando x tiende a c tiende a c Para la función f ( x) = x / x se tiene lím f ( x) = 1 y lím f ( x ) = −1 x →0 + x →0− Definición Se dice que f (x) tiene límite por la derecha L en x0 , y se escribe lím f ( x) = L x → x0 + si para cada número ε > 0 existe un correspondiente número δ > 0 tal que para todo x x0 < x < x0 + δ ⇒ f ( x) − L < ε . Se dice que f (x) tiene límite por la izquierda L en x0 , y se escribe lím f ( x) = L x → x0 − si para cada número ε > 0 existe un correspondiente número δ > 0 tal que para todo x x0 − δ < x < x0 ⇒ f ( x) − L < ε . TEOREMA El lím f ( x) existe y es igual a L si y solo si lím− f ( x) = L y lím+ f ( x) = L existen x→ x0 x → x0 x → x0 y son iguales a L . Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 10
  • 11. Ejemplo 2 x ,0 ≤ x ≤ 10 1. Sea f ( x) =  , calcular lím f ( x) . 1.8 x ,10 < x x→10 Solución Al calcular estos límites debe distinguirse entre el límite por la izquierda en 10 y el límite por la derecha en 10. Así, lím f ( x) = lím− 2 x = 20 lím f ( x) = lím+ 1.8 x = 18 x →10− x →10 x →10+ x →10 Puesto que lím− f ( x) ≠ lím+ f ( x) , por el teorema anterior se concluye que lím f ( x) no x →10 x →10 x→10 existe. 2. El dominio de f ( x) = 4 − x 2 es [−2,2] su grafica es el semicírculo que se muestra en la figura. Tenemos lím 4 − x2 = 0 x → −2 + y lím− 4 − x 2 = 0 x→2 La función no tiene límite por la izquierda en x = -2 ó por la derecha en x = 2 3. Límites de la gráfica de la función En x = 0: lím f ( x ) = 1 x →0+ Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 11
  • 12. lím f ( x ) y lím f ( x ) no existen. La función no está definida a la izquierda x →0− x→ 0 de x = 0. En x = 1: lím f ( x) = 0 aunque f (1) = 1 . x →1− lím f ( x) = 1 , x →1+ lím f ( x) no existe. Los límites laterales no son iguales. x→1 En x = 2: lím f ( x) = 1 , lím f ( x) = 1 x→2− x→2+ lím f ( x) = 1 aunque f (2) = 2 x →2 En x = 3: lím f ( x) = lím+ f ( x) = lím f ( x) = f (3) = 2 x → 3− x →3 x →3 EJERCICIOS PROPUESTOS − 2 x + 3 si x ≥ 1 1. Calcular si existe lím f ( x) donde f ( x) =  x→1  3x − 5 si x < 1  x + 1 si x ≠ 2 2. Calcular si existe lím f ( x) donde f ( x) =  x→ 2  0 si x = 2  2x 2 + 1  4 si x < −1  x +3 3. Calcular lím f ( x) , donde f ( x) =  x →−1  x3 + 1 si - 1 < x  x 2 + 6x + 5   1− x2 si 0 ≤ x < 1   4. Calcular si existen lím f ( x) y lím f ( x) , donde f ( x) =  1 si 1 ≤ x < 2 x→1 x→ 2  2 si x = 2    x−5 1 − x − 4 si x ≥ 5  5. Calcular si existen lím f ( x) , donde f ( x) =   x − 12 x + 35 si x < 5 x→5 2   x-5 Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 12
  • 13. 6. Sea h la función definida por 4 − x 2 , x ≤ 1  h( x ) =  2 + x 2 ,1 < x  Determinar si existen los siguientes límites. lím h( x) , lím h( x ) , lím h( x ) − + x →1 x →1 x→1 7. Calcular si existen los siguientes limites laterales: x+2 x+2 1. lím − 4. lím+ ( x + 3) x → −0.5 x +1 x → −2 x+2  x  2 x + 5  5. lím− (x − x ) 2. lím+   2  x → −2  x + 1  x + x  x →4 x + 4x + 5 − 5 2 6. lím+ (x − x ) 3. lím+ x →4 x →0 x  x -15 ; x < 4 2  8. Si f ( x) =  x − 3 ; 4 ≤ x < 12 , hallar a  ax-1 ; x ≥ 12  x + x−4 −2 9. Calcular lím+ x→4 x 2 − 16 10. De acuerdo a la figura Calcular a. lím+ f ( x) x → −1 b. lím f ( x) x→ 2 c. lím f ( x) + x →1 d. lím− f ( x) x → −1 e. lím+ f ( x) x →3 11. Sea R el rectángulo que une los puntos medios de los lados del cuadrilátero Q , el cual tiene vértices (± x,0) y (0,±1) . Calcule perímetro de R lím x →0 + perímetro d eQ Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 13
  • 14. LIMITES AL INFINITO Sea f (x) una función. Supongamos que (a,+∞ ) ⊂ D f . Diremos que el límite de f (x) cuando x tiende a + ∞ es α si los valores de f (x) están tan próximos a α como queramos con tal de tomar x > a suficientemente grande. Sea f (x) una función. Supongamos que (− ∞, b ) ⊂ D f . Diremos que el límite de f (x) cuando x tiende a − ∞ es α si los valores de f ( x) están tan próximos a α como queramos con tal de tomar x < b negativo de suficiente gran valor absoluto. En este contexto tenemos los siguientes comportamientos: lím x n = +∞ con n ∈ N  + ∞ , si n es par c lím n = 0 con n ∈ Q + x → +∞ lím x n =   - ∞ , si n es impar x → −∞ x → ±∞ x Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 14
  • 15.  c  Esto lo sintetizan algunos autores escribiendo  =0 ±∞  a a a  Si f ( x) = a 0 x n + a1 x n −1 + L + a n −1 x + a n = x n  a 0 + 1 + L + n −1 + n  , entonces: n −1  x x xn   + ∞ , si a 0 > 0 lím f ( x) =  x → +∞  - ∞ , si a 0 < 0  + ∞ , si a 0 > 0 y n es par  − ∞ , si a 0 < 0 y n es par lím f ( x) =  lím f ( x) =  x → −∞  - ∞ , si a 0 > 0 y n es impar x → −∞  + ∞ , si a 0 < 0 y n es impar Ejemplo: 1. Dada la función polinomial f ( x) = −4 x 3 + 5 x 2 − 6 x + 7 , calcular lím f (x) y x → −∞ lím f (x ) x → +∞ Solución:  5 6 7  Ya que f ( x) = −4 x 3 + 5 x 2 − 6 x + 7 = x 3  − 4 + − 2 + 3  , entonces  x x x   5 6 7  lím f ( x) = lím x 3  − 4 + − 2 + 3  = (−∞)(−4) = +∞ x → −∞ x → −∞  x x x   5 6 7  lím f ( x) = lím x 3  − 4 + − 2 + 3  = (+∞)(−4) = −∞ x → +∞ x → +∞  x x x  P( x) Si f ( x) = es una función racional con Q ( x) P( x) = a 0 x m + a1 x m −1 + L + a m −1 x + a m y Q( x) = b0 x n + b1 x n −1 + L + bn −1 x + bn , entonces  0 , si m < n  a lím f ( x) =  0 , si m = n x → ±∞  b0  ± ∞ , si m > n  4 x 2 − 5x + 6 2. Dada f ( x) = , calcular lím f (x) y lím f (x) 2 x 2 − 3x + 4 x → −∞ x → +∞ Solución Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 15
  • 16. 5 6  5 6 x2  4 − +  4− + 4x − 5x + 6 2 x2 x2 = 4 − 0 + 0 = 2 = lím   = lím x x lím f ( x) = lím x → −∞ x → −∞ 2 x 2 − 3 x + 4 x → −∞  3 4  x → −∞ 3 4 2−0+0 x2  2 − +  2− + 2  x x2  x x De igual manera se obtiene lím f ( x) = 2 x → +∞ 3x − 4 3. Calcular lím x → +∞ 5 x − 6 x + 7 2 Solución  4 4 x 3 −  3− 3x − 4  x x 3 lím = lím = lím = =0 x → +∞ 5 x 2 − 6 x + 7 x → +∞ 2 6 7  x → +∞  6 7  +∞ x 5 − + 2  x 5 − + 2   x x   x x  2 x 3 − 3x + 4 4. Calcular lím x → −∞ 5x − 6 Solución  3 4   3 4  x3  2 − 2 + 3  x2  2 − 2 + 3  2 x − 3x + 4 3 x  +∞ = lím  x  = lím  x x lím = = +∞ x → −∞ 5x − 6 x → −∞  6 x → −∞ 6 5 x 5 −  5−  x x 4x − 5 5. Calcular lím x → +∞ x2 +1 Solución  5  5  5 x 4 −  x 4 −  x 4 −  4x − 5  x  x  x lím = lím = lím = lím x → +∞ x2 +1 x → +∞ 2 1  x →+∞  1  x→ +∞ 1 x 1 + 2  x 1 + 2  2 x 1+ 2  x   x  x  5 5 x 4 −  4− = lím  x x = 4=4 = lím x → +∞ 1 x → +∞ 1 1 x 1+ 2 1+ 2 x x Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 16
  • 17. EJERCICIOS PROPUESTOS Calcule los siguientes límites 1. lím x x2 t2 x →∞ x − 5 2. lím 3. lím x →∞ 5 − x 3 t → −∞ 7 − t 2 x2 x2 x3 4. lím 5. lím 2 6. lím 3 x → ∞ ( x − 5)(3 − x ) x → ∞ x − 8 x + 15 x → ∞ 2 x − 500 x 2 5x3 + 6x − 7 3x 3 − x 2 x2 +1 7. lím 8. lím 9. lím x → −∞ 3 x 5 − 2 x + 1 x → ∞ πx 3 − 5 x 2 x →∞ x 2x 2 + 7x + 5  x3 x2   3x 2 − 2 x 2 − 4x  10. lím 11. lím  2 −  12. lím  ÷  x →∞ x 3 + 2 x + 1 x →∞ x + 2 x+2 x →∞ 2 x + 1 x−3      13. lím x 9 + 4x 2 3x 2 + x + 1 14. lím 15. lím x → −∞ x2 +1 x → −∞ 3+ x x →∞ 2x 2 − 1 2 x 2 − 3x x2 + x + 3 2x + 1 16. lím 17. lím 18. lím x → −∞ 5x 2 + 1 x →∞ ( x − 1)( x + 1) x →∞ 3x 2 + 1 1 + 8x 2 9x 3 + 1 x2 +1 19. lím 3 20. lím 21. lím x → −∞ x 2 − 2 x + 2 x →∞ x2 + 4 x →∞ 3 x3 −1 22. lím x →∞ ( x 2 + 2x − x ) 23.  x3 lím  2 − x2   24. lím x + 5 x2 +1 x → +∞ 2 x − 1 2x + 1    x → +∞ 2x 2 + 1 25. lím x 4 − 3x 2 − 1 26. lím x → +∞ ( x 2 − 2x + 5 − x ) 27. x → +∞ ( lím 2 x − 4 x 2 + 5 x − 3 ) x → +∞ x2 −1 28. lím 3 πx 3 + 3 x 29. lím x → −∞ ( 2x 2 + 3x − 2 x 2 − 5 ) 30. lím x → −∞ ( x 2 + 2x + 6 + x ) x →∞ 2x + 7x 3 Facultad de Ingeniería y Arquitectura Semestre 2012-II 17