Proyecto de iluminación "guia" para proyectos de ingeniería eléctrica
CLASE2DEMATEMaTICAII_Ing MECANICA ELECTRICA.pptx
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LÍMITES LATERALES. LÍMITES AL INFINITO.
LÍMITES INFINITOS. ASÍNTOTAS DE UNA FUNCIÓN
MATEMÁTICA II
DOCENTE: HAYDEÉ VERÓNICA TÚLLUME HUAYANAY
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LÍMITES LATERALES
Sea 𝒇: ℝ ⟶ ℝ una función real de variable real
El límite lateral de la función 𝒇 por la izquierda de 𝐚, se presenta cuando el análisis se realiza
restringiendo el dominio de la función 𝒇 al subconjunto 𝑫𝒐𝒎(𝒇) ∩ −∞, 𝐚
Definición. -
𝑳 es el límite lateral de 𝒇 cuando 𝒙 tiende a 𝐚
por la izquierda, se denota por
si:
∀𝜺 > 𝟎: ∃𝜹 > 𝟎 𝐚 − 𝜹 < 𝒙 < 𝐚 ⟶ 𝒇 𝒙 − 𝑳 < 𝜺
𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝐚−
𝒇(𝒙) = 𝑳
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3 El límite lateral de la función 𝒇 por la derecha de 𝐚, se presenta cuando el análisis se
realiza restringiendo el dominio de la función 𝒇 al subconjunto 𝑫𝒐𝒎(𝒇) ∩ 𝐚, +∞ .
Definición. - 𝑳 es el límite lateral de 𝒇
cuando 𝒙 tiende a 𝐚 por la derecha se
denota por:
si
𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝐚+
𝒇(𝒙) = 𝑳
∀𝜺 > 𝟎: ∃𝜹 > 𝟎 𝒙𝟎 < 𝒙 < 𝒙𝟎 + 𝜹 ⟶ 𝒇 𝒙 − 𝑳 < 𝜺
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Teorema . –
Una función 𝒇 tiene límite en 𝒂 , si los límites laterales en 𝒂 existen y
son iguales, esto es:
𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝒂
𝒇(𝒙) = 𝑳 ⟺ 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝒂−
𝒇 𝒙 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝒂+
𝒇(𝒙) = 𝑳
Observación. –
Del teorema anterior podemos
decir que una función 𝑓 se dice
que no tiene límite en 𝑥0 cuando
los límites laterales existen y son
diferentes o si uno de los límites
laterales no existe.
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Ejemplo. –
Dada la función 𝒇 𝒙 =
𝟑𝒙 + 𝟓, 𝒙 < −𝟏
𝒙𝟐 + 𝟏, −𝟏 < 𝒙 < 𝟐
𝟔 − 𝒙, 𝒙 > 𝟐
calcular en caso de existir
cada uno de los siguientes límites
a) 𝐥𝐢𝐦
𝒙⟶−𝟏
𝒇 𝒙 b) 𝐥𝐢𝐦
𝒙⟶𝟐
𝒇 𝒙
Solución
a) De la definición de 𝑓 tenemos
𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶−𝟏−
𝒇 𝒙 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶−𝟏−
(𝟑𝒙
Como 𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶−𝟏−
𝒇 𝒙 = 𝟐 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶−𝟏+
𝒇 𝒙 luego por el teorema anterior
𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶−𝟏
𝒇 𝒙 = 𝟐
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6
b) Del mismo modo
𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶𝟐−
𝒇 𝒙 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶𝟐−
𝒙𝟐
+ 𝟏 = (𝟐)𝟐
+𝟏 = 𝟓
𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶𝟐+
𝒇 𝒙 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶𝟐−
𝟔 − 𝒙 = 𝟔 − 𝟐 = 𝟒
En este caso tenemos
𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶𝟐−
𝒇 𝒙 = 𝟓 ≠ 𝟒 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶𝟐+
𝒇 𝒙
luego por el teorema anterior 𝒍𝒊𝒎
𝒙⟶𝟐
𝒇 𝒙 no existe
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Ejemplo. –
Sea 𝒇 𝒙 = 𝟑 𝒙 − 𝟓 halle: 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓
𝒇 𝒙 si existe 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓
𝒇 𝒙
Solución
Haciendo uso de la definición de valor absoluto tenemos:
𝑓 𝑥 =
−3 𝑥 − 5 , 𝑥 < 5
3 𝑥 − 5 , 𝑥 ≥ 5
De este modo:
a) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓−
𝒇 𝒙 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓−
𝒙<𝟓
−𝟑(𝒙 − 𝟓) = −𝟑 𝟎 = 𝟎
b) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓+
𝒇 𝒙 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓+
𝒙>𝟐
𝟑(𝒙 − 𝟓) = 𝟑 𝟎 = 𝟎
Notamos que 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓−
𝒇 𝒙 = 𝟎 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓+
𝒇 𝒙 , luego por teorema:
𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟓
𝒇 𝒙 = 𝟎
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8
Ejemplo. –
Sea 𝒇 𝒙 =
𝒙 − 𝟏, 𝒙 ≥ 𝟐
𝒙 + 𝟏, 𝒙 < 𝟐
halle, 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟐
𝒇 𝒙 si existe.
Solución. –
Hallando los límites laterales de 𝑓
a) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟐−
𝒇 𝒙 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟐−
(𝒙 + 𝟏) = 𝟐 + 𝟏 = 𝟑
b) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟐+
𝒇 𝒙 = 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟐+
(𝒙 − 𝟏) = 𝟐 − 𝟏 = 𝟏
De los resultados anteriores notamos que 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟐−
𝒇 𝒙 ≠ 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟐+
𝒇 𝒙
De este resultado por teorema concluimos que 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟐
𝒇 𝒙 no existe
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10
De los resultados anteriores notamos que
𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟎−
𝒙.
𝟏
𝟐𝒙𝟐 − 𝟖 =
−𝟏
𝟐
≠
𝟏
𝟐
= 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟎+
𝒙.
𝟏
𝟐𝒙𝟐 − 𝟖
Luego por teorema 𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝟎
𝒙.
𝟏
𝟐𝒙𝟐 − 𝟖 no existe
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11
Límites al infinito.
Cuando la variable 𝒙 de alguna función crece sin límite o toma valores
muy grandes, diremos cuando 𝒙 tiende a +∞
Definición. – Sea 𝒇: ℝ ⟶ ℝ una función
real de variable real, definida al menos en
el intervalo 𝒙𝟎, +∞ y 𝑳 un número real.
El límite de 𝒇(𝒙) cuando 𝒙 tiende a +∞ es
𝑳 , se escribe así
𝒍𝒊𝒎
𝒙→+∞
𝒇(𝒙) = 𝑳
y se define mediante:
∀𝜺 > 𝟎, ∃𝑵 > 𝟎 𝒙 > 𝑵 ⟶ 𝒇 𝒙 − 𝑳 < 𝜺
Interpretación
gráfica
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Definición. – Sea 𝒇: ℝ ⟶ ℝ una función
real de variable real definida al menos
en el intervalo −∞, 𝒙𝟎 y 𝑳 un número
real.
El límite de 𝒇(𝒙) cuando 𝒙 tiende a
− ∞ es 𝑳 , se denota así
Cuando la variable 𝒙 de alguna función decrece sin límite, sin control
diremos cuando 𝒙 tiende a −∞
y se define mediante
𝒍𝒊𝒎
𝒙→−∞
𝒇(𝒙) = 𝑳
∀𝜺 > 𝟎, ∃𝑵 > 𝟎 𝒙 < −𝑵 ⟶ 𝒇 𝒙 − 𝑳 < 𝜺
Interpretación gráfica
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Teorema
Si 𝑛 ∈ ℤ+ entonces se verifican:
𝒊) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→+∞
𝟏
𝒙𝒏 = 𝟎 𝒊𝒊) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→−∞
𝟏
𝒙𝒏
= 𝟎
Observación. –
Si 𝒂 ∈ ℝ y 𝒏 ∈ ℤ+ entonces:
𝒊) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→+∞
𝒂
𝒙𝒏 = 𝟎
Ejemplos. –
Halle cada uno de los límites indicados:
a) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→+∞
𝟑𝒙𝟐−𝟐𝒙+𝟏
𝟕𝒙𝟐−𝟏
lim
𝑥→+∞
3𝑥2
− 2𝑥 + 1
7𝑥2 − 1
=
Artificio algebraico propiedad
lim
𝑥→+∞
3𝑥2
− 2𝑥 + 1
𝑥2
7𝑥2 − 1
𝑥2
= lim
𝑥→+∞
3 −
2
𝑥 +
1
𝑥2
7 −
1
𝑥2
=
3
7
𝒊𝒊) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→−∞
𝒂
𝒙𝒏
= 𝟎
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Limites infinitos
Definición. – (Funciones que crecen sin
límite)
Sean 𝒇: ℝ → ℝ una función real de
variable real definida en un intervalo
abierto, 𝒙𝟎 ∈ ℝ (𝒙𝟎 puede pertenecer
o no al dominio de 𝒇).
El límite de 𝒇 tiende a +∞ o crece sin
límite cuando 𝒙 tiende a 𝑥0 se denota
por:
∀𝑴 > 𝟎: ∃𝜹 > 𝟎 𝟎 < 𝒙 − 𝒙𝟎 < 𝜹 ⟶ 𝒇 𝒙 > 𝑴
𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝒙𝟎
𝒇(𝒙) = +∞
y se define mediante
Interpretación gráfica
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Definición. –(Funciones que decrecen sin
límite)
Sean 𝒇: ℝ ⟶ ℝ una función real de
variable real definida en un intervalo
abierto, 𝒙𝟎 ∈ ℝ (𝒙𝟎 puede pertenecer o
no al dominio de 𝒇).
El límite de 𝒇 tiende a −∞ o decrece sin
límite cuando 𝒙 tiende a 𝒙𝟎 se denota
por
𝒍𝒊𝒎
𝒙→𝒙𝟎
𝒇(𝒙) = −∞
y se define mediante
∀𝑀 > 0: ∃𝛿 > 0 0 < 𝑥 − 𝑥0 < 𝛿 ⟶ 𝑓 𝑥 < −𝑀
Interpretación
gráfica
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Teorema 7.
Si 𝑛 ∈ ℤ+
entonces se verifica:
i) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟎+
𝟏
𝒙𝒏 = +∞ , 𝒏 ∈ ℤ+
ii) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟎−
𝟏
𝒙𝒏 = +∞ , si 𝒏 es par
iii) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟎−
𝟏
𝒙𝒏 = −∞ , si 𝒏 es impar
Ejemplos. –
𝟏) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟎+
𝟏
𝒙𝟓
= +∞ 2)
𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟎−
𝟏
𝒙𝟒 = +∞
3) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟎−
𝟏
𝒙𝟑 = −∞
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Ejemplos. –
Determine cada uno de los limites que se dan
a)
𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟎−
−𝟐
𝒙𝟓 =
+∞
−2 < 0, 𝑥5
⟶ 0−
b) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟎+
−𝟖
𝒙
=
−8 < 0, 𝑥 ⟶ 0+
−∞
c) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟐+
𝒙−𝟏
𝒙−𝟐
=
𝑥 − 1 ⟶ 1 > 0,
𝑥 − 2 ⟶ 0+
+∞ d)
𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝟐−
𝒙𝟑
𝟒−𝒙𝟐 =
𝑥3 ⟶ 8 > 0,
4 − 𝑥2
⟶ 0+
+∞
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Asíntotas de una curva
La asíntota de una curva 𝑪 es la recta 𝑳 cuya posición está definida por
el límite de la distancia 𝒅 de un punto 𝑷 (que se mueve a lo largo de la
curva 𝑪) a dicha recta, que es cero, cuando 𝑷 se aproxima a ∞.
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Definición. – (Asíntota Horizontal)
Sea 𝒇 una función real de variable real. Se dice que la recta 𝑳: 𝒚 = 𝒌 es
una asíntota horizontal de la gráfica de 𝒚 = 𝒇(𝒙) , en al menos uno de los
siguientes casos:
i) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→+∞
𝒇(𝒙) = 𝒌 ii) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→−∞
𝒇(𝒙) = 𝒌
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Definición. – (Asíntota Vertical)
Sea 𝒇 una función real de variable real y 𝒙𝟎 un número real. Se dice que
la recta 𝑳: 𝒙 = 𝒙𝟎 es una asíntota vertical de la gráfica de 𝒚 = 𝒇(𝒙) en al
menos uno de los siguientes casos:
i) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝒙𝟎
𝒇 𝒙 = ± ∞
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ii) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝒙𝟎
+
𝒇 𝒙 = ± ∞
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iii) 𝐥𝐢𝐦
𝒙→𝒙𝟎
−
𝒇 𝒙 = ± ∞
Observación. –
Si la función real de variable real 𝒇 es racional, luego las posibles asíntotas verticales se
obtienen en los valores de 𝒙 que anulan el denominador de 𝒇. Una vez hallado estos
valores, se debe comprobar si su límite es infinito.
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Definición. – (Asíntota Oblicua)
Sea 𝒇 una función real de variable real, se dice que la recta 𝑳: 𝒚 = 𝒎𝒙 + 𝒃
con 𝒎 ≠ 𝟎 es una asíntota oblicua de la gráfica 𝒚 = 𝒇(𝒙) en al menos uno
de los siguientes casos.
i) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→+∞
𝒇(𝒙)
𝒙
= 𝒎 y 𝒍𝒊𝒎
𝒙→+∞
𝒇 𝒙 − 𝒎𝒙 = 𝒃 ii) 𝒍𝒊𝒎
𝒙→−∞
𝒇(𝒙)
𝒙
= 𝒎 y 𝒍𝒊𝒎
𝒙→−∞
𝒇 𝒙 − 𝒎𝒙 = 𝒃
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Ejemplos. –
1. Del gráfico mostrado, determine las asíntotas, horizontales, verticales y
oblicuas
Del gráfico notamos que
lim
𝑥→2−
𝑓(𝑥) = −∞ lim
𝑥→2+
𝑓(𝑥) = +∞
Luego, la recta
𝑳: 𝒙 = 𝟐
es una asíntota vertical.
y
También notamos que la recta
𝑳: 𝒚 =
𝒙
𝟐
+ 𝟏
es una asíntota oblicua.
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2. Halle las asíntotas de la gráfica de 𝒇 𝒙 =
𝒙𝟑
𝒙𝟐+𝒙−𝟐
Solución. –
De la definición de 𝑓 tenemos
𝐷𝑜𝑚 𝑓 = ℝ − 𝑥 ∈ ℝ 𝑥2
+ 𝑥 − 2 = 0 = ℝ − 𝑥 ∈ ℝ 𝑥 + 2 𝑥 − 1 = 0
= ℝ − −2,1
Asíntota vertical:
Por una observación hecha 𝒙 = 𝟏 y 𝒙 = −𝟐 anulan el denominador de 𝑓 , además
𝑥3 ⟶ −8
(𝑥 + 2)(𝑥 − 1)
⟶ 0+
lim
𝑥→−2+
𝑥3
𝑥2 + 𝑥 − 2
=
𝑥3 ⟶ −8
(𝑥 + 2)(𝑥 − 1)
⟶ 0−
𝑳: 𝒙 = −𝟐, es A.V.
lim
𝑥→−2−
𝑥3
𝑥2 + 𝑥 − 2
= lim
𝑥→−2−
𝑥3
(𝑥 + 2)(𝑥 − 1)
= −∞
lim
𝑥→−2+
𝑥3
(𝑥 + 2)(𝑥 − 1)
= +∞
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1. Varberg, D. Purcell, J y Rigdon, S. (2007) “Cálculo”. Ed. Prentice-Hall.
9na Edición. México.
2. Mitacc, M y Toro, L. “Tópicos de Cálculo” Vol 1. 3° Edición.
Referencias
3. Villena M.(sf.).Cálculo Diferencial e Integral. Descargado de
https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/781/1/1485.pdf
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