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16_17_Matemáticas_I_métodos analíticos para el cálculo de límites

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Academic year: 2020

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(1)

MÉTODOS ANALÍTICOS PARA EL CÁLCULO DE LÍMITES

Límites polinómicos

0

x x

5

5

2

.

3

2

2

5

3

2

2

lim

x

x

x

El límite de un polinomio en un punto se calcula evaluando.

(

)

(

0

)

0

lim

p

x

p

x

x

x

Conclusión importante: Todo polinomio tiene gráfica continua

No hay

indeterminación

  x

"

5

"

5

3

2

lim

x

x

x

Si todos los términos elementales tienden a  o -, el resultado es  o -, respectivamente.





)

(

lim

p

x

x

 

 

 

 

"

"

"

"

3

4

4

1.

4

3

3

1

1

4

4

3

4

lim

lim

lim

x x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x





 

 

 

 

 





"

"

"

"

2

7

3

3

4.

3

2

2

7

4

4

lim

lim

x

x

x

x

x

x

x

El límite de un polinomio en coincide con el límite en de su término dominante

(2)

Límites racionales (I)

(

)

)

(

*

lim

x

q

x

p

x

0

x x

3

8

3

3

3

5

3

.

2

4

3

3

3

5

2

4

3

lim

x

x

x

x

No hay indeterminación.

0

1

2

1

2

2

2

lim

x

x

x

x

. Indeterminación, pero solo hay dos posibilidades ó- hay que distinguir entre los dos límites laterales:

0

1

2

1

2

2

2

lim

x

x

x

x



0

1

2

1

2

2

2

lim

x

x

x

x

Puesto que si x toma valores mayores que 2, entonces x – 2 toma valores mayores que 0; y si x toma valores menores que 2, entonces x – 2 toma valores menores que 0.

0

0

3

6

5

2

3

lim

x

x

x

x

Indeterminación.

1 2

3

3

)

2

)(

3

(

3

3

6

5

2

3

lim

lim

lim

 

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x



10

57

3

)

1

2

(

3

3

7

)

1

2

)(

7

(

3

0

0

21

4

2

7

6

2

6

3

7

lim

lim

lim

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Para factorizar el polinomio numerador se utiliza el método de Ruffini, haciendo uso del dato de que x = 7 es una raíz.

0

n

con

0

n

Estudiar límites laterales, que pueden valer

ó



0

0

Factorizar los

polinomios, simplificar el factor

(3)

Límites racionales(II)

(

)

)

(

*

lim

x

q

x

p

x

  x



0

1

4

1

3

3

2

4

6

3

2

1

4

1

3

3

2

4

6

2

4

"

"

1

3

3

2

6

2

4

lim

lim

lim

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

3

2

4

7

3

2

3

4

3

2

5

2

4

7

2

4

3

4

3

2

5

4

2

"

"

7

2

4

3

3

2

5

4

2

lim

lim

lim







x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

El límite de una función racional en  coincide con el límite en  del cociente de los términos dominantes de numerador y numerador.

m

x

m

b

n

x

n

a

x

b

x

b

m

x

m

b

m

x

m

b

a

x

a

n

x

n

a

n

x

n

a

x





lim

lim

0

1

...

1

1

0

1

...

1

1

Dividir

(4)

Límites

irracionales (I) (involucran raíces de los polinomios)

0

x x

0

5

0

1

2

4

lim

x

x

x

No hay indeterminación

"

0

5

"

2

1

2

2

lim

x

x

x

Indeterminación

0

n

. Obliga a tomar límites laterales



0

5

2

1

2

2

lim

x

x

x

5

2

1

2

2

lim

NO

NO

x

x

x

, por tomar el radicando del denominador valores negativos.



6

1

3

1

9

3

9

9

9

3

9

3

3

9

0

0

9

3

9

lim

lim

lim

lim

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

0

n

con

0

n

Estudiar límites laterales, que pueden valer

ó



0

0

Utilizar el conjugado de la expresión radical. Simplificar el factor

(5)

Límites

irracionales (II) (involucran raíces de los polinomios)

  x

0

1

1

2

1

1

2

2

1

2

1

2

1

2

1

2

2

lim

lim

lim

lim

1

    

   

   

  

    

  

    

       

  

    

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x x

2

1

2

1

2

2

7

1

2

2

7

2

2

7

2

2

7

2

lim

lim

lim

lim

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Utilizar el conjugado de la expresión radical que tienda a

, y

volver a calcular el límite

Dividir

numerador y denominador por la

potencia de x de mayor grado, teniendo en cuenta que las raíces indican grado

(6)

Límites de funciones que involucran exponenciales y funciones de los tipos anteriores

0

x x

1

8

3

2

8

7

2

4

lim

x

x

. No hay indeterminación

Las funciones elementales exponenciales son continuas en todo R, por lo que su límite en un punto se calcula simplemente evaluando.

No hay

indeterminación

  x

x

x

2

lim

No hay indeterminación.

"

a

"

si a>1

0

2

1

lim

x

x

No hay indeterminación.

"

0

"

a

si a<1

0

2

1

2

2

lim

lim

lim



z

z

z

z

x

x

se ha utilizado el cambio z = -x.

"

"

lim

x

x

e

x

“La exponencial tiende a infinito más rápidamente que x”

"

"

lim

n

x

x

e

x

“La exponencial tiende a infinito más rápidamente que x

n

0

0

0

0

2

7

2

3

"

"

2

7

2

3

lim

lim

e

x

e

x

x

x

e

x

x

x

e

x

x

x

y por tanto

"

0

1

"

"

"

2

7

2

3

lim

x

x

x

e

x

La

exponencial (en

cualquier base a>1)

tiende a infinito más rápidamente que

cualquier polinomio.

ax

.

.

.

x3

x2

(7)

Límites de funciones que

involucran logaritmos y funciones de los tipos anteriores

0

x x

4771

'

0

)

3

log(

)

2

log(

1

lim

x

x

No hay indeterminación La función log(x) es continua en 3

)

2

log(

5

lim

x

NO

x

, Los puntos cercanos a 5 no están en el dominio de la

función log (2-x), al no estar los puntos cercanos -3 en el dominio de la función log(x)

)

2

log(

2

lim

x

x

? x=2 es el punto en el borde del dominio, puesto que 0

es el borde del dominio de log(x)

)

0

log(

)

2

log(

2

lim

x

NO

x



)

0

log(

)

2

log(

2

lim

x

x

No hay

indeterminaciones, pero es

especialmente importante tener en cuenta el dominio.

  x

)

log(

lim

x

x



)

log(

lim

x

NO

x

0

"

"

)

log(

lim

x

x

x

“El logaritmo tiende a infinito más lentamente que x, y por

. . .

x3

x2

(8)

Funciones tipo fg (I)

0

x

x ó x

 

1

2

1

"

"

4

2

2

1

3

2

lim

              

x

x

x

x

x

. No hay indeterminación

        

2

"

"

2

1

2

2

1

3

2

lim

x

x

x

x

x

. No hay indeterminación

0

1

3

1

"

3

"

3

2

1

0

lim

       

x

x

x

               

"

0

1

0

3

"

3

3

1

9

2

3

lim

x

x

x

x

                 

"

3

4

"

2

7

3

3

2

3

4

lim

x

x

x

x

x

Puesto que el límite de la base es mayor que 1.

0

"

7

5

"

3

5

7

5

3

4

6

5

5

lim



                 

x

x

x

x

x

x

Puesto que el límite de la base es < 1.

(9)

Funciones tipo fg (II)

0

1

2

1

2

1

0

2

"

2

1

4

2

3

0

lim

       

 

 

x

x

x

x

Las posibilidades que pueden presentarse en el cáclulo de un límite del tipo

g

x

f

*

lim

son muchas, y no tiene sentido enumerarlas todas.

Examinaremos cada caso particular teniendo en cuenta que, como en todos los ejemplo, influyen:

 El signo del límite de la base y el signo del límite del exponente.

 Si la base tiende a un valor a >1 ó a < 1. Aparecen además tres indeterminaciones importantes:

...

2,71828183

1

1

1

lim





e

x

x

x

e

z

z

x

x

x

z

     

 

   

  

lim

1 1

lim

1

3

3

1

1

Donde se ha utilizado el cambio de variable

    

  

z x

z x x z

3 3



(10)

Funciones tipo fg (III)

En general:

e

x

h

x

h

x



1

)

(

)

(

1

1

*

lim

Siempre que se cumpla

  

* h(x)

x , puesto que bastará hacer el cambio z = h(x)

2

2

1

1

2

1

1

lim

lim

1

e

x

x

x

x

x

x

Puesto que los ejemplos anteriores dan resultados distintos, queda demostrado que el valor de

1

 es indeterminado.

Para calcular su valor se utiliza la siguiente fórmula general (*)

(

)

1

)

(

lim

*

*

A

1

lim

  

g

x

f

x

g

f

x

x

donde

A

e

1 0 1

2 6 lim 1

2

1 2 1 2 3 lim

1 1 2

1 2 3 lim

1

3

1 2

1 2

lim

   

         

  

    

 

     

  

   

   

 

        

 

 

 

 

 

e e x

x

x e x

x x

x x

e

x x x x

e

x

x x x



(11)

Funciones tipo fg (IV)

1

¿?

0

1

lim

x

x

x

 

    

¿?

0

ln

1

2

lim

x

x

x

3

¿?

0

log

1

3

lim

x

x

x

puesto que esta función es constante, y = 3

1

¿?

0

0

0

lim

x

x

x

como puede observarse con una tabla de valores

0

0

0

No estudiamos estas

(12)

Funciones a trozos (I)

0

x x

f(x) =

0 x si 1 x

-0 x si 1 x

 

 

conviene realizar un pequeño diagrama

1 1 0 1 0 )

( 0

lim

lim

   

   

x x

x f x

1 0 1 1

0 )

(

0

lim

lim

     

  

x x

x f x

En este caso es fácil representar la función

Aparecen las indeterminaciones propias de cada rama de la función por separado

  x

1 1 0 1 0 )

( 0

lim

lim

   

   

x x

x f x

1 0 1 1

0 )

(

0

lim

lim

     

  

x x

x f x

0

Punto de cambio de rama Aquí

f(x) = - x -1

Aquí

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