LÍMITES
1. LÍMITE DE UNA FUNCIÓN.
Decir que x tiende a un número a significa que x toma valores próximos, tanto como se desee, a
a ya sean mayores o menores y se representa ax → . De la misma manera, decir que ( )xf tiende a
un número l significa que ( )xf toma valores próximos a l.
Para escribir que el límite cuando x tiende a un número a de una función ( )xf es un número l
utilizamos la siguiente notación: ( ) lxf
ax
=
→
lim
El comportamiento de ( )xf debe ser el mismo tanto si x se acerca a a por la derecha como por
la izquierda. En este caso diremos existe el límite y que el ( ) lxf
ax
=
→
lim
Si
( )
( )
( ) lxf
lxf
lxf
ax
ax
ax
=⇒




=
=
→
→
→
−
+
lim
lim
lim
• Caso 1: si ( )xf está definida en el punto a suele cumplirse que ( ) ( )afxf
ax
=
→
lim . En este
caso la función es continua en el punto a. Para calcular el límite se sustituye a en la
función.
Ejemplo 1: Calcular el x
x
2
8
loglim
→
xy 2log=
7´9 98189´29´7log2 =
7´99 99820´299´7log2 =
7´999 99982´2999´7log2 =
8´001 00018´3001´8log2 =
8´01 00180´301´8log2 =
8´1 01792´31´8log2 =
1
3loglim
3loglim
3loglim
2
8
2
8
2
8
=⇒




=
=
→
→
→
+
−
x
x
x
x
x
x
Además ( ) ( )afxf
ax
=
→
lim pues 38log2 = .
• Caso 2: si ( )xf NO está definida en el punto a y en sus proximidades tampoco, no tiene
sentido calcular el límite.
Ejemplo 2: Calcular el x
x
lim
1−→
. No tiene sentido porque la función no está definida
para valores próximos a -1.
• Caso 3: si ( )xf NO está definida en el punto a pero los límites laterales no coinciden, el
límite no existe.
Ejemplo 3: Calcular el
1
lim
0 xx→
x
y
1
=
-0´1 10
1´0
1
−=
−
-0´001 1000
001´0
1
−=
−
-0´00001 100000
00001´0
1
−=
−
0´00001 100000
00001´0
1
=
0´001 1000
001´0
1
=
0´1 10
1´0
1
=
x
x
x
x
x
x 1
lim
1
lim
1
lim
0
0
0
→
→
→
∃/⇒






∞+=
−∞=
+
−
• Caso 4: si ( )xf NO está definida en el punto a pero los límites laterales coinciden, y por
tanto el límite existe. Estos límites se calculan por métodos más específicos.
Ejemplo 4: Calcular el
1
1
lim 21 −
−
→ x
x
x
1
1
2
−
−
=
x
x
y
0´9 52631´0
19´0
19´0
2
=
−
−
0´99 50251´0
199´0
199´0
2
=
−
−
0´999 50025´0
1999´0
1999´0
2
=
−
−
1´001 49975´0
1001´1
1001´1
2
=
−
−
1´01 49751´0
101´1
101´1
2
=
−
−
1´1 47619´0
11´1
11´1
2
=
−
−
2
0´5
1
1
lim
0´5
1
1
lim
0´5
1
1
lim
21
2
1
2
1
=
−
−
⇒






=
−
−
=
−
−
→
→
→
+
−
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Sin embargo
0
0
11
11
1
1
lim 221
=
−
−
=
−
−
→ x
x
x
• Caso 5: si ( )xf es una función a trozos, además de los casos anteriores debemos estudiar
el límite en los puntos de unión de los distintos trozos.
Ejemplo 5: Calcular el ( )xf
x
lim
1→
siendo ( )



≥−
<+−
=
1xsi2
1xsi232
x
xx
xf
( )
( ) 1122limlim
0213123limlim
11
22
11
=−==
=+⋅−=+−=
−−
−−
→→
→→
-xxf
xxxf
xx
xx
2. PROPIEDADES DE LOS LÍMITES.
Si ( ) Axf
ax
=
→
lim y ( ) Bxg
ax
=
→
lim , entonces:
1. ( ) ( )[ ] ( ) ( ) BAxgxfxgxf
axaxax
±=±=±
→→→
limlimlim
2. ( ) ( )[ ] ( )[ ] ( )[ ] BAxgxfxgxf
axaxax
⋅=⋅=⋅
→→→
limlimlim
3. ( ) ( )[ ] ( )[ ] ( )[ ] 0conlimlimlim ≠=÷=÷
→→→
B
B
A
xgxfxgxf
axaxax
4. kk
ax
=
→
lim
3
3. LÍMITES DE FUNCIONES POLINÓMICAS.
3.1 Cuando ax →
( ) ( )aPxP
ax
=
→
lim pues las funciones polinómicas son continuas.
Ejemplo:
( ) ( ) 4521512152lim
2323
1
−=−+−=−−⋅+−=−+
−→
xx
x
3.2 Cuando ±∞→x
( ) ±∞=
±∞→
xP
x
lim dependiendo del signo del término de mayor grado y el grado del
polinomio.
Ejemplos:
+∞=−+
+∞→
52lim 23
xx
x
−∞=−+
−∞→
52lim 23
xx
x
−∞=++−
+∞→
142lim 3
xx
x
+∞=++−
−∞→
142lim 3
xx
x
+∞=−
+∞→
34
lim xx
x
+∞=−
−∞→
34
lim xx
x
−∞=+−
+∞→
6lim 2
x
x
−∞=+−
−∞→
6lim 2
x
x
4. LÍMITES DE FUNCIONES RACIONALES.
4.1 Cuando ax → ( ) ( )
( )xQ
xP
xf =
• Caso 1: si ( ) 0≠aQ entonces
( )
( )
( )
( )aQ
aP
xQ
xP
ax
=
→
lim
Ejemplo:
( )
( ) ( ) 2
1
3121
213
32
23
lim 221
−
=
+−⋅+−
+−⋅
=
++
+
−→ xx
x
x
• Caso 2: si ( ) 0=aQ y ( ) 0≠aP entonces aunque el límite no existe se dice que el
límite es infinito
( )
( )
( )
( )
±∞=
=
≠
=
→ 0
0
lim
aQ
aP
xQ
xP
ax
Ejemplos:
4
+∞==
→ 0
11
lim
0 xx
−∞=
−
=
−
⋅−
=
−
−
→ 0
3
11
13
1
3
lim
1 x
x
x ( )
+∞==
−
−
→ 0
5
4
32
lim 24 x
x
x
• Caso 3: si ( ) 0=aQ y ( ) 0=aP entonces el punto a es solución de los polinomios
P y Q, por lo tanto dichos polinomios se pueden factorizar siendo uno de los factores
( )ax − . Tendremos entonces que resolver un nuevo límite:
( )
( )
( ) ( )
( ) ( )
( )
( )xQ
xP
xQax
xPax
xQ
xP
axaxax
1
1
1
1
limlimlim
→→→
=
⋅−
⋅−
=
Ejemplos:
( )( ) 2
1
1
1
lim
11
1
lim
0
0
11
11
1
1
lim
11221
=
+
=
−+
−
==
−
−
=
−
−
→→→ xxx
x
x
x
xxx
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
6
1
6
21
611
2
6
lim
21
61
lim
0
0
231
6521
23
652
lim
231
6521
lim
0
0
2541
611331
254
61133
lim
2
1
2
12
23
1
2
23
123
234
1
=
−
−
=
−
−−
=
=
−
−−
=
−⋅−
−−⋅−
==
+−
+−−
=
+−
+−−
=
=
+−⋅−
+−−⋅−
==
−+−
−+−−
=
−+−
−+−−
→→→
→→
x
xx
xx
xxx
xx
xxx
xxx
xxxx
xxx
xxxx
xxx
xx
4.2 Cuando ±∞→x ( ) ( )
( )xQ
xP
xf =
( )
( ) ∞±
∞±
=
±∞→ xQ
xP
x
lim pues P y Q son polinomios. Se resuelven dividiendo ambos polinomios
por la parte literal del término de mayor grado que haya en la función.
• Caso 1: si ( ) ( )xQgrxPgr <
( )
( )
0lim =
±∞→ xQ
xP
x
Ejemplo:
1
0
001
00
32
1
23
lim
32
23
lim
32
23
lim
32
23
lim
2
2
222
2
22
2
2
2
2
=
++
+
=
=
++
+
=
++
+
=
++
+
=
∞
∞
=
++
+
+∞→+∞→+∞→+∞→
xx
xx
xx
x
x
x
xx
x
x
xx
x
x
xx
x
xxxx
• Caso 2: si ( ) ( )xQgrxPgr =
( )
( ) n
n
x b
a
xQ
xP
=
±∞→
lim siendo na y nb los coeficientes
principales de P y Q respectivamente.
Ejemplo:
5
3
5
003
05
44
3
3
5
lim
443
35
lim
443
35
lim
443
35
lim
2222
2
22
2
2
2
2
2
2
2
=
−+
+
=
=
−+
+
=
−+
+
=
−+
+
=
∞
∞
=
−+
+
+∞→+∞→+∞→+∞→
xx
x
xx
x
x
x
x
x
x
x
x
xx
x
xx
xx
xx
xxxx
• Caso 3: si ( ) ( )xQgrxPgr >
( )
( )
±∞=
±∞→ xQ
xP
x
lim
Ejemplo:
−∞=
−
=
−
+−
=
=
−
+−
=
−
+
−
=
−
+−
=
∞
∞
=
−
+−
+∞→+∞→+∞→+∞→
0
3
00
03
41
8
3
lim
4
83
lim
4
83
lim
4
83
lim
222
22
2
2
2
2
2
xx
x
xx
x
x
x
x
x
x
x
x
xx
x
xx
xxxx
5. LÍMITES DE FUNCIONES IRRACIONALES.
5.1 Cuando ax → ( )xf
Si la función ( )xf está definida en a, suele verificarse: ( ) ( ) ( )afxfxf
axax
==
→→
limlim
En caso de obtener expresiones no definidas (por ejemplo 0/0), el límite puede resolverse
haciendo transformaciones algebraicas en la expresión inicial; la estrategia más clásica
consiste en multiplicar y dividir por expresiones conjugadas.
Ejemplos:
( ) 3951452lim52lim
77
==−=−=−
→→
xx
xx
( ) ( )
( )
2
5
lim
5
55
lim
5
25
lim
0
0
5
25
lim
552
2
52
2
5
=
+
=
−⋅
−⋅+
=
−
−
==
−
−
→→→→ x
x
xx
xx
xx
x
xx
x
xxxx
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) 2
1
1
1
lim
11
1
lim
11
11
lim
0
0
1
1
lim
1111
=
+
=
+⋅−
−
=
+⋅−
+⋅−
==
−
−
→→→→ xxx
x
xx
xx
x
x
xxxx
( )
( ) ( ) 2
2
2
1
2
1
4
lim
44
4
lim
16
4
lim
0
0
16
4
lim
442
2
42
2
4
===
+
=
−⋅+
−⋅
=
−
−
==
−
−
→→→→ x
x
xx
xx
x
xx
x
xx
xxxx
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) 2
1
12
1
lim
123
3
lim
123
12
lim
123
1212
lim
0
0
3
12
lim
33
333
=
+−
=
+−⋅−
−
=
=
+−⋅−
−−
=
+−⋅−
+−⋅−−
==
−
−−
→→
→→→
xxx
x
xx
x
xx
xx
x
x
xx
xxx
5.2 Cuando ±∞→x ( )xf
6
( ) ( )xfxf
xx
limlim
±∞→±∞→
= . Si hay cocientes, suele ser válida la regla de los grados
utilizada con las funciones racionales.
Ejemplos:
+∞=
+∞→
x
x
lim
0
3
lim =
+∞→ xx
2
1
4
1
54
2
lim
54
2
lim 2
2
2
2
==
+
+
=
∞
∞
=
+
+
+∞→+∞→ xx
xx
xx
xx
xx
+∞==
⋅
=
∞
∞
=
+∞→+∞→+∞→ 2
lim
2
lim
2
lim
x
x
xx
x
x
xxx
24
5
4
lim
5
4
lim 2
2
2
2
==
−
=
− +∞→+∞→ xx
x
xx
x
xx
2
1
2
14
lim
32
lim
14
32
lim
14
32
lim
14
32
lim
14
32
lim
2
2
2
2
2
222
==
+−
+
=
=
+−
+
=
+−
+
=
+−
+
=
∞
∞
=
+−
+
+∞→
+∞→
+∞→+∞→+∞→+∞→
x
xx
x
x
x
xx
x
x
x
xx
x
x
x
xx
x
x
xx
x
x
x
xxxx
+∞==
−
+
=
=
−
+
=
−
+
=
−
+
=
∞
∞
=
−
+
+∞→
+∞→
+∞→+∞→+∞→+∞→
0
2
45
lim
32
lim
45
32
lim
45
32
lim
45
32
lim
45
32
lim
4
23
2
2
4
23
2
2
4
23
2
2
2
23
2
2
23
2
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
xx
xx
x
x
xxxx
2
1
2
4
lim
52
lim
4
52
lim
4
52
lim
4
52
lim
4
52
lim
2
2
2
2
2
222
==
+
+
=
=
+
+
=
+
+
=
+
+
=
∞
∞
=
+
+
+∞→
+∞→
+∞→+∞→+∞→+∞→
x
xx
x
x
x
xx
x
x
x
xx
x
x
x
xx
x
x
xx
x
x
x
xxxx
7
0
2
0
52
lim
32
lim
52
32
lim
52
32
lim
52
32
lim
52
32
lim
2
2
4
3
2
2
4
3
2
2
4
3
2
2
2
3
2
3
==
−
+−
=
=
−
+−
=
−
+−
=
−
+−
=
∞
∞
=
−
+−
+∞→
+∞→
+∞→+∞→+∞→+∞→
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xx
xx
xx
x
x
xxxx
24
5
4
lim
5
4
lim 2
2
2
2
==
−
=
− +∞→+∞→ xx
x
xx
x
xx
6. LÍMITES DE FUNCIONES EXPONENCIALES
En general se cumple:
( ) ( )xfxf
ax
ax
ee →
=
→
lim
lim y
( ) ( )xfxf
x
x
ee ±∞→
=
±∞→
lim
lim
Ejemplos:
+∞=== ∞+
+∞→
+∞→
eee
xx
x
x
lim
lim
0
11
lim
lim
=
∞+
==== ∞+
∞−
−∞→
−∞→
e
eee
xx
x
x
+∞=== ∞+++
+∞→
+∞→
eee
xx
x
x
12lim12
lim
0
11
lim
3lim3
=
∞+
==== ∞+
∞−
−∞→
−∞→
e
eee
xx
x
x
0
11
lim
2
2 lim
=
∞+
==== ∞+
∞−−−
+∞→
+∞→
e
eee
xx
x
x
1lim 0
11
lim
1
==== ∞−
−∞→
−∞→
eeee xx
x
x
1lim 0
11
lim
1
22
==== ∞+
+∞→
+∞→
eeee xx
x
x
4
24
lim
24
lim eee x
x
x
x
x
x
==
−−
+∞→
+∞→
7. LÍMITES DE FUNCIONES LOGARÍTMICAS
En general se cumple: ( )[ ] ( )[ ]xfxf
ax
bb
ax →→
= limlogloglim y
( )[ ] ( )[ ]xfxf
x
bb
x +∞→+∞→
= limlogloglim
Ejemplos:
8
[ ] [ ] ( ) +∞=∞+==
+∞→+∞→
b
x
bb
x
xx loglimlogloglim
[ ] [ ] ( ) −∞=== +
→→ ++
0loglimlogloglim
00
b
x
bb
x
xx
( ) −∞==





∞+
=





=




 +
+∞→+∞→
0log
1
log
1
limlog
1
loglim bb
x
bb
x xx
( ) ( ) +∞=∞+=−
±∞→
log1loglim 2
x
x
( ) −∞==





+
=





+
+
+∞→+∞→
0log
1
2
limlog
1
2
loglim 22
x
x
x
x
xx
110log
5
10
limlog
5
10
loglim ==



+
=





+ +∞→+∞→ x
x
x
x
xx
01log
5
limlog
5
loglim ==





+
=





+ +∞→+∞→ x
x
x
x
xx
( ) −∞==



+
=





+
+
+∞→+∞→
0log
12
10
limlog
12
10
loglim
xx xx
( ) +∞=∞+=





+
=





+ +∞→+∞→
log
5
2
limlog
5
2
loglim
22
x
x
x
x
xx
8. OPERACIONES CON EL INFINITO
+∞=±∞+ k
+∞=∞+∞+
−∞=±∞− k
−∞=∞−∞−
ACIÓNINDETERMIN=∞−∞+
( ) ( ) ±∞=∞+⋅±k
( ) ( ) ∞=∞−⋅± k
( ) ( ) ±∞=∞+⋅∞±
( ) ( ) ∞=∞−⋅∞± 
0=
∞±
±k
±∞=
±
∞±
k
ACIÓNINDETERMIN=
∞±
∞±
( ) ±∞=∞±
+k
( ) 0=∞±
−k
9. LÍMITES INDETERMINADOS
1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º
∞
∞
0
k
0
0
∞−∞ ∞⋅0 ∞
1 0
0 0
∞
FUNCIONES RACIONALES E IRRACIONALES FUNC. EXPONENCIALES
9
FUNCIONES RACIONALES E IRRACIONALES
• Caso 1: ∞
∞
Esta indeterminación desaparece dividiendo numerador y denominador por la parte literal
del término de mayor grado.
4
1
1
11
4
lim
1
14
lim
1
14
lim
2
2
2
2
2
2
2
2
=
+
−+
=
+
−+
=
∞
∞
=
+
−+
∞→∞→∞→
x
xx
x
x
x
xx
x
xx
xxx
1
1
1
1
limlimlimlim
2
22
2
=
+
=
+
=
+
=
∞
∞
=
+
∞→∞→∞→+∞→
x
x
x
x
xx
x
x
x
xx
x
xx
xxxx
Regla:
- Si ( ) ( )QgrPgr < el límite es 0
- Si ( ) ( )QgrPgr = el límite es el cociente de los coeficientes de los términos de
mayor grado.
- Si ( ) ( )QgrPgr > el límite es ∞+ ó ∞−
• Caso 2:
0
k
con 0≠k
Esta indeterminación desaparece cuando los límites laterales son iguales.
Si los límites laterales son diferentes, se dice que no existe el límite.
límite
0
1
1
1
lim
0
1
1
1
lim
0
1
1
1
lim
1
1
1
∃/⇒







−∞==
−
+∞==
−
⇒=
−
−→
+→
→
−
+
x
x
x
x
x
x
• Caso 3:
0
0
La indeterminación desaparece de una de las siguientes formas:
- Factorizando numerador y denominador y simplificando.
( ) ( ) ( ) 31lim
1
11
lim
0
0
1
1
lim 2
1
2
1
3
1
=++=
−
++⋅−
==
−
−
→→→
xx
x
xxx
x
x
xxx
- Multiplicando y dividiendo por el conjugado del radicando y simplificando.
10
( )
( ) ( )
( )
( )( )
( ) ( ) 211lim
11
lim
11
11
lim
1111
11
lim
0
0
11
lim
00
000
=−+=
−+⋅
=
=
−−
−+⋅
=
−+⋅−−
−+⋅
==
−−
→→
→→→
x
x
xx
x
xx
xx
xx
x
x
xx
xxx
• Caso 4: ∞−∞
La indeterminación desaparece de una de las siguientes formas:
- Operando la expresión queda inmediato a una de las anteriores indeterminaciones.
( ) ( )
( )
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( )
( ) ( ) ( ) 3
1
6
2
3
2
lim
33
32
lim
33
62
lim
33
1262
lim
33
1232
lim
33
12
3
2
lim
9
12
3
2
lim
3333
3323
==
+
=
+⋅−
−⋅
=
+⋅−
−
=





+⋅−
−+
=
=





+⋅−
−+⋅
=





+⋅−
−
−
=∞−∞=





−
−
−
→→→→
→→→
xxx
x
xx
x
xx
x
xx
x
xxxxx
xxxx
xxx
- Multiplicando y dividiendo por el conjugado del radicando y simplificando.
( ) ( )
2
1
limlimlim
limlim
2
222
22
2
22
2
=
+
+
=
∞
∞
=
++
=
++
−+
=
=
++
++⋅−+
=∞−∞=−+
+∞→+∞→+∞→
+∞→+∞→
x
x
x
xx
x
x
xxx
x
xxx
xxx
xxx
xxxxxx
xxx
xxx
xx
• Caso 5: ∞⋅0
Esta indeterminación se resuelve transformándola en otra de tipo ∞
∞
ó
0
0
( ) 0
1
0
2
1
96
lim
2
96
lim
2
96
lim032
2
3
lim
4
2
4
4
2
44
==
−
−
=
−
−
=
∞
∞
=
−
−
=∞⋅=−⋅
− −∞→−∞→−∞→−∞→
x
xx
x
x
x
x
x
x
x
x xxxx
11
FUNCIONES EXPONENCIALES
• Caso 6: ∞
1
La indeterminación desaparece aplicando la siguiente regla:
[ ] )(1)(lim)(
1)(lim
)(lim
1)(lim
xgxfxg
ax
ax
ax
ax
exf
xg
xf
⋅−∞
→
→
→
→
==⇒






∞=
=
Demostración
Recordemos que e
n
n
n
=





+
∞→
1
1lim
Sean na y nb dos sucesiones:
( )[ ]
( ) ( )
( )
( ) nn
n
n
nn
ba
a
n
b
n
b
n
b
n
aa
aa
⋅−⋅
−












−
+=












−
+=−+=
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
111
Por tanto el límite de nb
na equivale a calcular este otro límite:
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( ) nn
n
nn
nn
nn
n
n
ba
ba
a
n
n
ba
a
n
n
b
n
n
e
aa
a
⋅−
⋅−⋅
−
∞→
⋅−⋅
−
∞→∞→
∞→
∞→
=












−
+=












−
+=
1lim
1lim
1
1
1
1
1
1
1
1
1lim
1
1
1
1limlim
Ejemplo
83
8
lim2
3
4
lim2
3
37
lim21
3
7
lim
2
1
3
7
lim eeeee
x
x x
x
x
x
x
x
xx
x
x
xx
x
xxxx
======





+
+ 





+
⋅





+
⋅





+
−−+
⋅





−
+
+
∞
+∞→
+∞→+∞→+∞→+∞→
Las siguientes indeterminaciones se resuelven por la regla del L´Hopital, que se estudia en 2º
de Bachillerato.
• Caso 7: 0
0
0
0
0lim =+
→
x
x
x
• Caso 8: 0
∞
0
0
1
lim ∞=





+
→
x
x x
12
INFINITÉSIMOS EQUIVALENTES
Dos funciones ( )xf y ( )xg son equivalentes en un punto ax = si el límite de su cociente
en dicho punto es 1.
( )
( )
1lim =
→ xg
xf
ax
⇔ ( )xf ~ ( )xg en ax =
El límite de una expresión no varía al sustituir las funciones por otras equivalentes.
• 1
sin
lim
0
=
→ x
x
x
Consideramos la circunferencia de radio 1 y un ángulo x .
xxrL =⋅=⋅= 1α
Según el diagrama
1
sin
lim1
sin
lim11lim
sin
limcoslim
1
sin
cos
cos
1
sin
1
sin
tan
sinsin
sin
tansin
00000
=⇒<<⇒<<⇒
⇒<<⇒<<⇒<<⇒<<
→→→→→ x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
xx
x
x
x
x
x
x
x
xxx
xxxxx
• 1
tan
lim
0
=
→ x
x
x
Utilizamos el diagrama anterior de nuevo:
1
tan
lim1
tan
lim1coslim
tan
lim1lim
cos
tan
11
tancos
1
tan
tan
tantan
sin
tansin
00000
=⇒<<⇒<<⇒
⇒<<⇒<<⇒<<⇒<<
→→→→→ x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
xx
x
x
x
x
x
xxx
xxxxx
Sen x Tg x
Longitud del arco = x
13
De la misma forma que en los dos límites anteriores se deduce:
• 1
arcsin
lim
0
=
→ x
x
x
• 1
arctan
lim
0
=
→ x
x
x
•
1
2
cos1
lim 20
=
−
→ x
x
x
• dfgh
14

01 límites de funciones

  • 1.
    LÍMITES 1. LÍMITE DEUNA FUNCIÓN. Decir que x tiende a un número a significa que x toma valores próximos, tanto como se desee, a a ya sean mayores o menores y se representa ax → . De la misma manera, decir que ( )xf tiende a un número l significa que ( )xf toma valores próximos a l. Para escribir que el límite cuando x tiende a un número a de una función ( )xf es un número l utilizamos la siguiente notación: ( ) lxf ax = → lim El comportamiento de ( )xf debe ser el mismo tanto si x se acerca a a por la derecha como por la izquierda. En este caso diremos existe el límite y que el ( ) lxf ax = → lim Si ( ) ( ) ( ) lxf lxf lxf ax ax ax =⇒     = = → → → − + lim lim lim • Caso 1: si ( )xf está definida en el punto a suele cumplirse que ( ) ( )afxf ax = → lim . En este caso la función es continua en el punto a. Para calcular el límite se sustituye a en la función. Ejemplo 1: Calcular el x x 2 8 loglim → xy 2log= 7´9 98189´29´7log2 = 7´99 99820´299´7log2 = 7´999 99982´2999´7log2 = 8´001 00018´3001´8log2 = 8´01 00180´301´8log2 = 8´1 01792´31´8log2 = 1
  • 2.
    3loglim 3loglim 3loglim 2 8 2 8 2 8 =⇒     = = → → → + − x x x x x x Además ( )( )afxf ax = → lim pues 38log2 = . • Caso 2: si ( )xf NO está definida en el punto a y en sus proximidades tampoco, no tiene sentido calcular el límite. Ejemplo 2: Calcular el x x lim 1−→ . No tiene sentido porque la función no está definida para valores próximos a -1. • Caso 3: si ( )xf NO está definida en el punto a pero los límites laterales no coinciden, el límite no existe. Ejemplo 3: Calcular el 1 lim 0 xx→ x y 1 = -0´1 10 1´0 1 −= − -0´001 1000 001´0 1 −= − -0´00001 100000 00001´0 1 −= − 0´00001 100000 00001´0 1 = 0´001 1000 001´0 1 = 0´1 10 1´0 1 = x x x x x x 1 lim 1 lim 1 lim 0 0 0 → → → ∃/⇒       ∞+= −∞= + − • Caso 4: si ( )xf NO está definida en el punto a pero los límites laterales coinciden, y por tanto el límite existe. Estos límites se calculan por métodos más específicos. Ejemplo 4: Calcular el 1 1 lim 21 − − → x x x 1 1 2 − − = x x y 0´9 52631´0 19´0 19´0 2 = − − 0´99 50251´0 199´0 199´0 2 = − − 0´999 50025´0 1999´0 1999´0 2 = − − 1´001 49975´0 1001´1 1001´1 2 = − − 1´01 49751´0 101´1 101´1 2 = − − 1´1 47619´0 11´1 11´1 2 = − − 2
  • 3.
    0´5 1 1 lim 0´5 1 1 lim 0´5 1 1 lim 21 2 1 2 1 = − − ⇒       = − − = − − → → → + − x x x x x x x x x Sin embargo 0 0 11 11 1 1 lim 221 = − − = − − →x x x • Caso 5: si ( )xf es una función a trozos, además de los casos anteriores debemos estudiar el límite en los puntos de unión de los distintos trozos. Ejemplo 5: Calcular el ( )xf x lim 1→ siendo ( )    ≥− <+− = 1xsi2 1xsi232 x xx xf ( ) ( ) 1122limlim 0213123limlim 11 22 11 =−== =+⋅−=+−= −− −− →→ →→ -xxf xxxf xx xx 2. PROPIEDADES DE LOS LÍMITES. Si ( ) Axf ax = → lim y ( ) Bxg ax = → lim , entonces: 1. ( ) ( )[ ] ( ) ( ) BAxgxfxgxf axaxax ±=±=± →→→ limlimlim 2. ( ) ( )[ ] ( )[ ] ( )[ ] BAxgxfxgxf axaxax ⋅=⋅=⋅ →→→ limlimlim 3. ( ) ( )[ ] ( )[ ] ( )[ ] 0conlimlimlim ≠=÷=÷ →→→ B B A xgxfxgxf axaxax 4. kk ax = → lim 3
  • 4.
    3. LÍMITES DEFUNCIONES POLINÓMICAS. 3.1 Cuando ax → ( ) ( )aPxP ax = → lim pues las funciones polinómicas son continuas. Ejemplo: ( ) ( ) 4521512152lim 2323 1 −=−+−=−−⋅+−=−+ −→ xx x 3.2 Cuando ±∞→x ( ) ±∞= ±∞→ xP x lim dependiendo del signo del término de mayor grado y el grado del polinomio. Ejemplos: +∞=−+ +∞→ 52lim 23 xx x −∞=−+ −∞→ 52lim 23 xx x −∞=++− +∞→ 142lim 3 xx x +∞=++− −∞→ 142lim 3 xx x +∞=− +∞→ 34 lim xx x +∞=− −∞→ 34 lim xx x −∞=+− +∞→ 6lim 2 x x −∞=+− −∞→ 6lim 2 x x 4. LÍMITES DE FUNCIONES RACIONALES. 4.1 Cuando ax → ( ) ( ) ( )xQ xP xf = • Caso 1: si ( ) 0≠aQ entonces ( ) ( ) ( ) ( )aQ aP xQ xP ax = → lim Ejemplo: ( ) ( ) ( ) 2 1 3121 213 32 23 lim 221 − = +−⋅+− +−⋅ = ++ + −→ xx x x • Caso 2: si ( ) 0=aQ y ( ) 0≠aP entonces aunque el límite no existe se dice que el límite es infinito ( ) ( ) ( ) ( ) ±∞= = ≠ = → 0 0 lim aQ aP xQ xP ax Ejemplos: 4
  • 5.
    +∞== → 0 11 lim 0 xx −∞= − = − ⋅− = − − →0 3 11 13 1 3 lim 1 x x x ( ) +∞== − − → 0 5 4 32 lim 24 x x x • Caso 3: si ( ) 0=aQ y ( ) 0=aP entonces el punto a es solución de los polinomios P y Q, por lo tanto dichos polinomios se pueden factorizar siendo uno de los factores ( )ax − . Tendremos entonces que resolver un nuevo límite: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )xQ xP xQax xPax xQ xP axaxax 1 1 1 1 limlimlim →→→ = ⋅− ⋅− = Ejemplos: ( )( ) 2 1 1 1 lim 11 1 lim 0 0 11 11 1 1 lim 11221 = + = −+ − == − − = − − →→→ xxx x x x xxx ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 6 1 6 21 611 2 6 lim 21 61 lim 0 0 231 6521 23 652 lim 231 6521 lim 0 0 2541 611331 254 61133 lim 2 1 2 12 23 1 2 23 123 234 1 = − − = − −− = = − −− = −⋅− −−⋅− == +− +−− = +− +−− = = +−⋅− +−−⋅− == −+− −+−− = −+− −+−− →→→ →→ x xx xx xxx xx xxx xxx xxxx xxx xxxx xxx xx 4.2 Cuando ±∞→x ( ) ( ) ( )xQ xP xf = ( ) ( ) ∞± ∞± = ±∞→ xQ xP x lim pues P y Q son polinomios. Se resuelven dividiendo ambos polinomios por la parte literal del término de mayor grado que haya en la función. • Caso 1: si ( ) ( )xQgrxPgr < ( ) ( ) 0lim = ±∞→ xQ xP x Ejemplo: 1 0 001 00 32 1 23 lim 32 23 lim 32 23 lim 32 23 lim 2 2 222 2 22 2 2 2 2 = ++ + = = ++ + = ++ + = ++ + = ∞ ∞ = ++ + +∞→+∞→+∞→+∞→ xx xx xx x x x xx x x xx x x xx x xxxx • Caso 2: si ( ) ( )xQgrxPgr = ( ) ( ) n n x b a xQ xP = ±∞→ lim siendo na y nb los coeficientes principales de P y Q respectivamente. Ejemplo: 5
  • 6.
    3 5 003 05 44 3 3 5 lim 443 35 lim 443 35 lim 443 35 lim 2222 2 22 2 2 2 2 2 2 2 = −+ + = = −+ + = −+ + = −+ + = ∞ ∞ = −+ + +∞→+∞→+∞→+∞→ xx x xx x x x x x x x x xx x xx xx xx xxxx • Caso 3:si ( ) ( )xQgrxPgr > ( ) ( ) ±∞= ±∞→ xQ xP x lim Ejemplo: −∞= − = − +− = = − +− = − + − = − +− = ∞ ∞ = − +− +∞→+∞→+∞→+∞→ 0 3 00 03 41 8 3 lim 4 83 lim 4 83 lim 4 83 lim 222 22 2 2 2 2 2 xx x xx x x x x x x x x xx x xx xxxx 5. LÍMITES DE FUNCIONES IRRACIONALES. 5.1 Cuando ax → ( )xf Si la función ( )xf está definida en a, suele verificarse: ( ) ( ) ( )afxfxf axax == →→ limlim En caso de obtener expresiones no definidas (por ejemplo 0/0), el límite puede resolverse haciendo transformaciones algebraicas en la expresión inicial; la estrategia más clásica consiste en multiplicar y dividir por expresiones conjugadas. Ejemplos: ( ) 3951452lim52lim 77 ==−=−=− →→ xx xx ( ) ( ) ( ) 2 5 lim 5 55 lim 5 25 lim 0 0 5 25 lim 552 2 52 2 5 = + = −⋅ −⋅+ = − − == − − →→→→ x x xx xx xx x xx x xxxx ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 1 1 lim 11 1 lim 11 11 lim 0 0 1 1 lim 1111 = + = +⋅− − = +⋅− +⋅− == − − →→→→ xxx x xx xx x x xxxx ( ) ( ) ( ) 2 2 2 1 2 1 4 lim 44 4 lim 16 4 lim 0 0 16 4 lim 442 2 42 2 4 === + = −⋅+ −⋅ = − − == − − →→→→ x x xx xx x xx x xx xxxx ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 12 1 lim 123 3 lim 123 12 lim 123 1212 lim 0 0 3 12 lim 33 333 = +− = +−⋅− − = = +−⋅− −− = +−⋅− +−⋅−− == − −− →→ →→→ xxx x xx x xx xx x x xx xxx 5.2 Cuando ±∞→x ( )xf 6
  • 7.
    ( ) ()xfxf xx limlim ±∞→±∞→ = . Si hay cocientes, suele ser válida la regla de los grados utilizada con las funciones racionales. Ejemplos: +∞= +∞→ x x lim 0 3 lim = +∞→ xx 2 1 4 1 54 2 lim 54 2 lim 2 2 2 2 == + + = ∞ ∞ = + + +∞→+∞→ xx xx xx xx xx +∞== ⋅ = ∞ ∞ = +∞→+∞→+∞→ 2 lim 2 lim 2 lim x x xx x x xxx 24 5 4 lim 5 4 lim 2 2 2 2 == − = − +∞→+∞→ xx x xx x xx 2 1 2 14 lim 32 lim 14 32 lim 14 32 lim 14 32 lim 14 32 lim 2 2 2 2 2 222 == +− + = = +− + = +− + = +− + = ∞ ∞ = +− + +∞→ +∞→ +∞→+∞→+∞→+∞→ x xx x x x xx x x x xx x x x xx x x xx x x x xxxx +∞== − + = = − + = − + = − + = ∞ ∞ = − + +∞→ +∞→ +∞→+∞→+∞→+∞→ 0 2 45 lim 32 lim 45 32 lim 45 32 lim 45 32 lim 45 32 lim 4 23 2 2 4 23 2 2 4 23 2 2 2 23 2 2 23 2 x xx x xx x xx x xx x xx x xx x xx x xx xx xx x x xxxx 2 1 2 4 lim 52 lim 4 52 lim 4 52 lim 4 52 lim 4 52 lim 2 2 2 2 2 222 == + + = = + + = + + = + + = ∞ ∞ = + + +∞→ +∞→ +∞→+∞→+∞→+∞→ x xx x x x xx x x x xx x x x xx x x xx x x x xxxx 7
  • 8.
    0 2 0 52 lim 32 lim 52 32 lim 52 32 lim 52 32 lim 52 32 lim 2 2 4 3 2 2 4 3 2 2 4 3 2 2 2 3 2 3 == − +− = = − +− = − +− = − +− = ∞ ∞ = − +− +∞→ +∞→ +∞→+∞→+∞→+∞→ x xx x xx x xx x xx x xx x xx x xx x xx xx xx x x xxxx 24 5 4 lim 5 4 lim 2 2 2 2 == − = − +∞→+∞→xx x xx x xx 6. LÍMITES DE FUNCIONES EXPONENCIALES En general se cumple: ( ) ( )xfxf ax ax ee → = → lim lim y ( ) ( )xfxf x x ee ±∞→ = ±∞→ lim lim Ejemplos: +∞=== ∞+ +∞→ +∞→ eee xx x x lim lim 0 11 lim lim = ∞+ ==== ∞+ ∞− −∞→ −∞→ e eee xx x x +∞=== ∞+++ +∞→ +∞→ eee xx x x 12lim12 lim 0 11 lim 3lim3 = ∞+ ==== ∞+ ∞− −∞→ −∞→ e eee xx x x 0 11 lim 2 2 lim = ∞+ ==== ∞+ ∞−−− +∞→ +∞→ e eee xx x x 1lim 0 11 lim 1 ==== ∞− −∞→ −∞→ eeee xx x x 1lim 0 11 lim 1 22 ==== ∞+ +∞→ +∞→ eeee xx x x 4 24 lim 24 lim eee x x x x x x == −− +∞→ +∞→ 7. LÍMITES DE FUNCIONES LOGARÍTMICAS En general se cumple: ( )[ ] ( )[ ]xfxf ax bb ax →→ = limlogloglim y ( )[ ] ( )[ ]xfxf x bb x +∞→+∞→ = limlogloglim Ejemplos: 8
  • 9.
    [ ] [] ( ) +∞=∞+== +∞→+∞→ b x bb x xx loglimlogloglim [ ] [ ] ( ) −∞=== + →→ ++ 0loglimlogloglim 00 b x bb x xx ( ) −∞==      ∞+ =      =      + +∞→+∞→ 0log 1 log 1 limlog 1 loglim bb x bb x xx ( ) ( ) +∞=∞+=− ±∞→ log1loglim 2 x x ( ) −∞==      + =      + + +∞→+∞→ 0log 1 2 limlog 1 2 loglim 22 x x x x xx 110log 5 10 limlog 5 10 loglim ==    + =      + +∞→+∞→ x x x x xx 01log 5 limlog 5 loglim ==      + =      + +∞→+∞→ x x x x xx ( ) −∞==    + =      + + +∞→+∞→ 0log 12 10 limlog 12 10 loglim xx xx ( ) +∞=∞+=      + =      + +∞→+∞→ log 5 2 limlog 5 2 loglim 22 x x x x xx 8. OPERACIONES CON EL INFINITO +∞=±∞+ k +∞=∞+∞+ −∞=±∞− k −∞=∞−∞− ACIÓNINDETERMIN=∞−∞+ ( ) ( ) ±∞=∞+⋅±k ( ) ( ) ∞=∞−⋅± k ( ) ( ) ±∞=∞+⋅∞± ( ) ( ) ∞=∞−⋅∞±  0= ∞± ±k ±∞= ± ∞± k ACIÓNINDETERMIN= ∞± ∞± ( ) ±∞=∞± +k ( ) 0=∞± −k 9. LÍMITES INDETERMINADOS 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º ∞ ∞ 0 k 0 0 ∞−∞ ∞⋅0 ∞ 1 0 0 0 ∞ FUNCIONES RACIONALES E IRRACIONALES FUNC. EXPONENCIALES 9
  • 10.
    FUNCIONES RACIONALES EIRRACIONALES • Caso 1: ∞ ∞ Esta indeterminación desaparece dividiendo numerador y denominador por la parte literal del término de mayor grado. 4 1 1 11 4 lim 1 14 lim 1 14 lim 2 2 2 2 2 2 2 2 = + −+ = + −+ = ∞ ∞ = + −+ ∞→∞→∞→ x xx x x x xx x xx xxx 1 1 1 1 limlimlimlim 2 22 2 = + = + = + = ∞ ∞ = + ∞→∞→∞→+∞→ x x x x xx x x x xx x xx xxxx Regla: - Si ( ) ( )QgrPgr < el límite es 0 - Si ( ) ( )QgrPgr = el límite es el cociente de los coeficientes de los términos de mayor grado. - Si ( ) ( )QgrPgr > el límite es ∞+ ó ∞− • Caso 2: 0 k con 0≠k Esta indeterminación desaparece cuando los límites laterales son iguales. Si los límites laterales son diferentes, se dice que no existe el límite. límite 0 1 1 1 lim 0 1 1 1 lim 0 1 1 1 lim 1 1 1 ∃/⇒        −∞== − +∞== − ⇒= − −→ +→ → − + x x x x x x • Caso 3: 0 0 La indeterminación desaparece de una de las siguientes formas: - Factorizando numerador y denominador y simplificando. ( ) ( ) ( ) 31lim 1 11 lim 0 0 1 1 lim 2 1 2 1 3 1 =++= − ++⋅− == − − →→→ xx x xxx x x xxx - Multiplicando y dividiendo por el conjugado del radicando y simplificando. 10
  • 11.
    ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 211lim 11 lim 11 11 lim 1111 11 lim 0 0 11 lim 00 000 =−+= −+⋅ = = −− −+⋅ = −+⋅−− −+⋅ == −− →→ →→→ x x xx x xx xx xx x x xx xxx • Caso 4: ∞−∞ La indeterminación desaparece de una de las siguientes formas: - Operando la expresión queda inmediato a una de las anteriores indeterminaciones. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 1 6 2 3 2 lim 33 32 lim 33 62 lim 33 1262 lim 33 1232 lim 33 12 3 2 lim 9 12 3 2 lim 3333 3323 == + = +⋅− −⋅ = +⋅− − =      +⋅− −+ = =      +⋅− −+⋅ =      +⋅− − − =∞−∞=      − − − →→→→ →→→ xxx x xx x xx x xx x xxxxx xxxx xxx - Multiplicando y dividiendo por el conjugado del radicando y simplificando. ( ) ( ) 2 1 limlimlim limlim 2 222 22 2 22 2 = + + = ∞ ∞ = ++ = ++ −+ = = ++ ++⋅−+ =∞−∞=−+ +∞→+∞→+∞→ +∞→+∞→ x x x xx x x xxx x xxx xxx xxx xxxxxx xxx xxx xx • Caso 5: ∞⋅0 Esta indeterminación se resuelve transformándola en otra de tipo ∞ ∞ ó 0 0 ( ) 0 1 0 2 1 96 lim 2 96 lim 2 96 lim032 2 3 lim 4 2 4 4 2 44 == − − = − − = ∞ ∞ = − − =∞⋅=−⋅ − −∞→−∞→−∞→−∞→ x xx x x x x x x x x xxxx 11
  • 12.
    FUNCIONES EXPONENCIALES • Caso6: ∞ 1 La indeterminación desaparece aplicando la siguiente regla: [ ] )(1)(lim)( 1)(lim )(lim 1)(lim xgxfxg ax ax ax ax exf xg xf ⋅−∞ → → → → ==⇒       ∞= = Demostración Recordemos que e n n n =      + ∞→ 1 1lim Sean na y nb dos sucesiones: ( )[ ] ( ) ( ) ( ) ( ) nn n n nn ba a n b n b n b n aa aa ⋅−⋅ −             − +=             − +=−+= 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 Por tanto el límite de nb na equivale a calcular este otro límite: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) nn n nn nn nn n n ba ba a n n ba a n n b n n e aa a ⋅− ⋅−⋅ − ∞→ ⋅−⋅ − ∞→∞→ ∞→ ∞→ =             − +=             − += 1lim 1lim 1 1 1 1 1 1 1 1 1lim 1 1 1 1limlim Ejemplo 83 8 lim2 3 4 lim2 3 37 lim21 3 7 lim 2 1 3 7 lim eeeee x x x x x x x x xx x x xx x xxxx ======      + +       + ⋅      + ⋅      + −−+ ⋅      − + + ∞ +∞→ +∞→+∞→+∞→+∞→ Las siguientes indeterminaciones se resuelven por la regla del L´Hopital, que se estudia en 2º de Bachillerato. • Caso 7: 0 0 0 0 0lim =+ → x x x • Caso 8: 0 ∞ 0 0 1 lim ∞=      + → x x x 12
  • 13.
    INFINITÉSIMOS EQUIVALENTES Dos funciones( )xf y ( )xg son equivalentes en un punto ax = si el límite de su cociente en dicho punto es 1. ( ) ( ) 1lim = → xg xf ax ⇔ ( )xf ~ ( )xg en ax = El límite de una expresión no varía al sustituir las funciones por otras equivalentes. • 1 sin lim 0 = → x x x Consideramos la circunferencia de radio 1 y un ángulo x . xxrL =⋅=⋅= 1α Según el diagrama 1 sin lim1 sin lim11lim sin limcoslim 1 sin cos cos 1 sin 1 sin tan sinsin sin tansin 00000 =⇒<<⇒<<⇒ ⇒<<⇒<<⇒<<⇒<< →→→→→ x x x x x x x x x x xx x x x x x x x xxx xxxxx • 1 tan lim 0 = → x x x Utilizamos el diagrama anterior de nuevo: 1 tan lim1 tan lim1coslim tan lim1lim cos tan 11 tancos 1 tan tan tantan sin tansin 00000 =⇒<<⇒<<⇒ ⇒<<⇒<<⇒<<⇒<< →→→→→ x x x x x x x x x x x x xx x x x x x xxx xxxxx Sen x Tg x Longitud del arco = x 13
  • 14.
    De la mismaforma que en los dos límites anteriores se deduce: • 1 arcsin lim 0 = → x x x • 1 arctan lim 0 = → x x x • 1 2 cos1 lim 20 = − → x x x • dfgh 14