Apuntes Matemáticas ERR
Tema 8 · 4.º ESO

Límites y continuidad

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8.1 Idea intuitiva de límite en un punto

Acercarse sin evaluar necesariamente en el punto

limx→af(x)=L\lim_{x\to a}f(x)=L significa que las salidas se aproximan a LL cuando las entradas se aproximan a aa, considerando entradas próximas distintas de aa en el dominio. El límite describe una tendencia, no la sustitución aislada f(a)f(a). En esta unidad se trabaja intuitivamente, sin definición formal con ε\varepsilon y δ\delta.

Tablas y gráficas

Para explorar, usa entradas próximas por ambos lados. Un conjunto finito de datos orienta, pero no demuestra el límite por sí solo. En una gráfica observa la altura hacia la que se acercan las ramas, aunque en la abscisa exacta haya hueco o un punto lleno a otra altura.

xx 0,90{,}9 0,990{,}99 1,011{,}01 1,11{,}1
f(x)f(x) 1,91{,}9 1,991{,}99 2,012{,}01 2,12{,}1
Esquema del apartado 8.1

8.2 Límites laterales

Dos direcciones de aproximación

limx→a−f(x)\lim_{x\to a^-}f(x) estudia entradas menores que aa; limx→a+f(x)\lim_{x\to a^+}f(x), mayores. El límite bilateral finito existe si ambos laterales existen y coinciden en el mismo número. Si son distintos, no hay un único límite bilateral.

Elegir la rama cercana

En una función a trozos, el signo ≤\le o ≥\ge en el punto decide el valor exacto, pero la rama que actúa en un intervalo lateral decide el límite de ese lado.

Dominios con extremos

En el extremo de un intervalo puede haber una sola dirección de aproximación dentro del dominio. Para la continuidad en intervalos cerrados se utilizará ese límite lateral; no se inventa una rama exterior donde la función no existe.

Esquema del apartado 8.2

8.3 Límites infinitos en un punto

Crecer o decrecer sin cota

limx→af(x)=+∞\lim_{x\to a}f(x)=+\infty expresa que las salidas superan cualquier cota positiva al acercarse suficientemente; −∞-\infty expresa que bajan de cualquier cota negativa. No significa que f(a)f(a) sea un número infinito. Cuando los dos lados tienden al mismo infinito se usa esa notación bilateral extendida; no es un límite real finito.

Signos y asíntotas verticales

Una recta x=ax=a es asíntota vertical si al menos uno de los límites laterales es infinito. Con 1/(x−2)1/(x-2), por la izquierda el denominador es negativo y próximo a cero: tendencia −∞-\infty; por la derecha es positivo: +∞+\infty. No hay límite bilateral común, pero sí asíntota vertical.

Un cero del denominador no garantiza una asíntota: puede haber un factor común y un hueco. Simplifica con las restricciones originales y estudia la tendencia.

Esquema del apartado 8.3

8.4 Límites en el infinito

Alejarse hacia cada extremo

En x→+∞x\to+\infty, la entrada crece sin cota; en x→−∞x\to-\infty, decrece sin cota. Estos límites no describen una entrada próxima a un número fijo. Se estudian por separado porque pueden diferir.

Asíntotas horizontales

Si limx→+∞f(x)=L\lim_{x\to+\infty}f(x)=L o limx→−∞f(x)=L\lim_{x\to-\infty}f(x)=L, con LL finito, y=Ly=L es asíntota horizontal en ese extremo. No tiene por qué ser una cota y la gráfica puede cruzarla: por ejemplo x/(x2+1)x/(x^2+1) tiende a cero y pasa por (0,0)(0,0).

Saturación e interpretación

P(t)=1000t/(t+5)P(t)=1000t/(t+5), t≥0t\ge0, tiende a 10001000 cuando tt crece. Su distancia a 10001000 es 5000/(t+5)>05000/(t+5)>0, por lo que no alcanza ese valor para un tiempo finito del dominio. Esta última afirmación se justifica con la expresión; no se deduce solo de tener asíntota.

Esquema del apartado 8.4

8.5 Propiedades y cálculo directo

Reglas con límites finitos

Si f→Lf\to L y g→Mg\to M finitos, entonces f+g→L+Mf+g\to L+M, f−g→L−Mf-g\to L-M y fg→LMfg\to LM. En el cociente se requiere M≠0M\ne0; entonces f/g→L/Mf/g\to L/M. Para potencias y raíces se aplican las propiedades de las expresiones continuas en su dominio, con cuidado en los extremos de raíces pares.

Sustituir y diagnosticar

Los polinomios son continuos; las racionales lo son donde el denominador no se anula. Las exponenciales, logaritmos y trigonométricas se sustituyen en puntos de continuidad de sus dominios. Si la sustitución produce 0/00/0, la regla de cociente no da resultado: hay que transformar y estudiar. Un cociente con numerador no nulo y denominador que tiende a cero requiere estudiar signos laterales. No se escribe automáticamente un mismo infinito para ambos lados.

El infinito no es un número real

Las reglas de tendencias con infinito tienen condiciones; expresiones como ∞−∞\infty-\infty o ∞/∞\infty/\infty no se calculan restando o cancelando símbolos. Diferentes funciones con esas mismas formas pueden producir límites distintos.

8.6 Indeterminación cero entre cero

Factorizar y simplificar

0/00/0 no es un resultado ni implica que no exista el límite. En un cociente de polinomios, factoriza numerador y denominador y cancela factores comunes para entradas próximas pero distintas del punto problemático.

Si el factor no se ve por identidades, Ruffini ayuda. Para x3−3x2+2x^3-3x^2+2, dividir entre x−1x-1 da x2−2x−2x^2-2x-2 con resto cero: por tanto el límite del cociente en 11 es −3-3.

Raíces: usar el conjugado

Comprobar la transformación

Mantén las restricciones del dominio original y comprueba que los factores cancelados son no nulos en el entorno perforado utilizado. No se puede separar una diferencia de raíces como raíz de la diferencia.

8.7 Indeterminaciones en el infinito

Cocientes de polinomios

Para x→±∞x\to\pm\infty, divide numerador y denominador por la mayor potencia de xx que aparezca. Los términos 1/xm1/x^m, m>0m>0, tienden a cero. Si los grados son iguales, el límite es el cociente de coeficientes principales. Si el numerador tiene menor grado, es cero. Si tiene mayor grado, estudia el término dominante y su signo en cada extremo: no basta escribir infinito sin signo.

Diferencias que exigen transformación

En x/(x−1)−1x/(x-1)-1, reducir a un cociente da 1/(x−1)1/(x-1), cuyo límite es cero. La sustitución de tendencias en otras diferencias puede producir ∞−∞\infty-\infty y no determina el resultado.

Reconocer otras formas

0⋅∞0\cdot\infty, 1∞1^\infty, 000^0 e ∞0\infty^0 también son formas indeterminadas en el contexto de límites. Se nombran para reconocer que no basta operar símbolos; sus técnicas específicas quedan fuera de esta unidad. Tampoco se usa L’Hôpital.

8.8 Continuidad

Tres condiciones en un punto

Una función es continua en un punto interior aa si f(a)f(a) existe, el límite en aa existe y es finito, y coincide con f(a)f(a). No basta verificar solo una o dos condiciones. En un intervalo abierto se exige continuidad en cada punto; en [a,b][a,b], además, continuidad por la derecha en aa y por la izquierda en bb. Las funciones elementales son continuas en sus dominios, con el sentido lateral adecuado en extremos de raíces pares. En racionales, examina aparte los puntos excluidos de la expresión original.

Discontinuidades

Evitable: el límite finito existe, pero falta el valor o no coincide; se repara definiendo ese valor igual al límite. De salto finito: laterales finitos distintos. Infinita: al menos un lateral infinito. No se afirma que estos tipos agoten todas las posibilidades, pero son los que se trabajan aquí.

Funciones a trozos y parámetros

Calcula límite izquierdo, derecho y valor en cada unión. Para continuidad con un parámetro, impón coincidencia y comprueba después los tres datos.

8.10 Problemas integrados y síntesis

Elegir y explicar el procedimiento

Identifica si la entrada se acerca a un número o se aleja a un infinito. En un punto, sustituye si hay continuidad, compara laterales si cambia la fórmula, transforma 0/00/0 y estudia signos si aparece un denominador próximo a cero con numerador no nulo. En infinito, usa términos dominantes o conjugado según la expresión. Después interpreta el resultado.

Modelos y sus límites de validez

Un crecimiento exponencial con factor mayor que uno tiende a +∞+\infty; un modelo de saturación puede acercarse a un valor finito. Esto no certifica que uno describa para siempre una población real: se comparan con datos y recursos disponibles. Las cifras de los ejercicios son supuestos didácticos, no datos observados.

Comunicación y revisión

En parejas, intercambiad una tabla de tendencias y detectad qué conclusión necesita todavía justificación. Cada integrante entrega una corrección individual con expresión original, transformación válida y explicación del resultado. No se incluyen sucesiones en esta unidad.

Uso de la calculadora

Tablas de aproximación

En Tabla de fx-991SP CW (HOME) o fx-570SP X II (MENU), introduce la función y elige entradas válidas próximas al punto por separado a izquierda y derecha. Para (x2−1)/(x−1)(x^2-1)/(x-1) en uno, utiliza 0,90{,}9, 0,990{,}99, 1,011{,}01, 1,11{,}1, mediante evaluación individual o tablas pequeñas con pasos adecuados. No introduzcas x=1x=1 como si la función tuviera que dar su límite. Para infinito, compara entradas crecientes como 10,100,100010,100,1000; para el otro extremo usa negativas de módulos crecientes. No confundas un número grande con infinito ni pruebes un límite con tres resultados.

Redondeo y ventana

La diferencia 1+x−1\sqrt{1+x}-1 puede perder precisión si xx es muy pequeño; la forma racionalizada permite contrastar. Un valor mostrado como cero puede ser fruto del redondeo. Una ventana gráfica puede ocultar un hueco o unir visualmente dos ramas; usa puntos abiertos y expresiones originales para interpretarla.

Explora con GeoGebra

Representa la recta y=x+1y=x+1, señala un hueco en (1,2)(1,2) y un punto lleno en (1,7)(1,7) para modelizar la función del primer capítulo. Compara la altura de las ramas cercanas con el valor aislado. Después representa una función con salto y otra con asíntota vertical, registra laterales y explica las diferencias sin basarte solo en la apariencia.

Abrir GeoGebra Clásico

Práctica con comprobación

8.1 Idea intuitiva de límite en un punto

U08-01

Calcula limx→2(2x+1)\lim_{x\to2}(2x+1) e imagen en 22.

U08-02

Sea f(x)=x+1f(x)=x+1 si x≠1x\ne1 y f(1)=7f(1)=7. Halla límite en 11 y valor en ese punto.

U08-03

Justifica el límite en 11 de (x2−1)/(x−1)(x^2-1)/(x-1) e indica si existe la imagen.

8.2 Límites laterales

U08-04

Para f(x)=x+1f(x)=x+1 si x<2x<2 y 2x2x si x≥2x\ge2, calcula ambos laterales, el bilateral y f(2)f(2).

U08-05

Sea g(x)=x2g(x)=x^2 para x<1x<1 y 2x−12x-1 para x≥1x\ge1. Calcula límites y valor en 11.

U08-06

Explica el límite por la derecha de x\sqrt x en 00 y por qué no se usa una tabla de entradas negativas reales.

8.3 Límites infinitos en un punto

U08-07

Halla los límites laterales de 1/(x−3)1/(x-3) en 33 y su asíntota.

U08-08

Calcula limx→1(−2/(x−1)2)\lim_{x\to1}(-2/(x-1)^2).

U08-09

Compara en 22 las tendencias de (x2−4)/(x−2)(x^2-4)/(x-2) y de 1/(x−2)1/(x-2).

8.4 Límites en el infinito

U08-10

Halla límites de 1/x1/x, x2x^2 y x3x^3 en ambos infinitos.

U08-11

Determina límites en ambos infinitos de 2+3/(x−1)2+3/(x-1).

U08-12

Para P(t)=1000t/(t+5)P(t)=1000t/(t+5), t≥0t\ge0, calcula P(5)P(5), límite y si alcanza 10001000.

8.5 Propiedades y cálculo directo

U08-13

Calcula los límites en 22 de x2+3x−1x^2+3x-1 y en 11 de (x+2)/(x+3)(x+2)/(x+3).

U08-14

Calcula limx→3x+1\lim_{x\to3}\sqrt{x+1} y limx→02x\lim_{x\to0}2^x.

U08-15

Si f→2f\to2 y g→−3g\to-3, halla límites de f+gf+g, fgfg y f/gf/g.

8.6 Indeterminación cero entre cero

U08-16

Calcula limx→3(x2−9)/(x−3)\lim_{x\to3}(x^2-9)/(x-3).

U08-17

Calcula limx→1(x3−3x2+2)/(x−1)\lim_{x\to1}(x^3-3x^2+2)/(x-1) mediante Ruffini.

U08-18

Calcula limx→1(x+3−2)/(x−1)\lim_{x\to1}(\sqrt{x+3}-2)/(x-1).

U08-19

Calcula limx→0(1+x−1)/x\lim_{x\to0}(\sqrt{1+x}-1)/x e indica si la expresión original está definida en cero.

8.7 Indeterminaciones en el infinito

U08-20

Calcula en ambos infinitos (3x2−x+1)/(2x2+5)(3x^2-x+1)/(2x^2+5).

U08-21

Halla límites de (2x+1)/(x2+3)(2x+1)/(x^2+3) en ambos infinitos.

U08-22

Calcula en ambos infinitos (−2x3+x)/(x2+1)(-2x^3+x)/(x^2+1).

U08-23

Calcula limx→+∞(x2+3x−x)\lim_{x\to+\infty}(\sqrt{x^2+3x}-x).

U08-24

Calcula limx→+∞(x2+1)/(x+1)−x\lim_{x\to+\infty}(x^2+1)/(x+1)-x.

8.8 Continuidad

U08-25

Clasifica en 11 la función x+1x+1 para x≠1x\ne1 y valor 77 en 11. ¿Cómo se repara?

U08-26

Clasifica en 00 la función 11 para x<0x<0 y 22 para x≥0x\ge0.

U08-27

Halla kk para continuidad de 2x+k2x+k si x<1x<1 y x2+4x^2+4 si x≥1x\ge1.

U08-28

Halla bb para continuidad de bxbx si x<2x<2 y x+4x+4 si x≥2x\ge2.

U08-29

Estudia continuidad de x\sqrt x en [0,4][0,4] y de 1/x1/x en [−1,1][-1,1].

8.9 Calculadora y GeoGebra

U08-30

Calcula (x2−1)/(x−1)(x^2-1)/(x-1) para x=0,99x=0{,}99 y 1,011{,}01. ¿Es el límite exactamente uno de esos valores?

U08-31

Una pantalla no muestra el hueco de (x2−1)/(x−1)(x^2-1)/(x-1) en uno. ¿Puede concluirse que la función es continua allí?

Práctica global

U08-G01

Calcula limx→2(x2−4)/(x−2)\lim_{x\to2}(x^2-4)/(x-2) y explica el valor que habría que asignar en dos para continuidad.

U08-G02

Calcula limx→4(x−2)/(x−4)\lim_{x\to4}(\sqrt x-2)/(x-4).

U08-G03

Calcula los límites laterales de −3/(x+1)-3/(x+1) en −1-1.

U08-G04

Halla límites en ambos infinitos de (4x2+1)/(2x2−3)(4x^2+1)/(2x^2-3).

U08-G05

Calcula limx→+∞(x2+4x−x)\lim_{x\to+\infty}(\sqrt{x^2+4x}-x).

U08-G06

Halla kk para continuidad en 22 de x+kx+k si x<2x<2 y x2x^2 si x≥2x\ge2.

U08-G07

Una función vale x2x^2 si x<1x<1 y x+2x+2 si x≥1x\ge1. Estudia continuidad en uno.

U08-G08

Un coste medio por kilogramo es C(x)=12+600/xC(x)=12+600/x euros/kg, para una producción de x>0x>0 kg. Interpreta el valor al crecer mucho xx y si se alcanza.

Razonamiento matemático

8.10 Problemas integrados y síntesis

U08-32

Una tarifa vale 2t2t si 0≤t<20\le t<2 y 5+1,5(t−2)5+1{,}5(t-2) si t≥2t\ge2. Halla laterales y valor en 22 e interpreta.

U08-33

Compara a largo plazo N(t)=200⋅2tN(t)=200\cdot2^t y P(t)=1000t/(t+5)P(t)=1000t/(t+5) para t≥0t\ge0.

Formulario visual

Punto, laterales e infinito

limx→af(x)=L\lim_{x\to a}f(x)=L describe la tendencia cerca de aa, no necesariamente f(a)f(a). El límite bilateral finito exige que ambos laterales existan y sean iguales a LL. En extremos del dominio se usa la aproximación lateral pertinente.

limx→a±f(x)=±∞\lim_{x\to a^\pm}f(x)=\pm\infty: tendencia sin cota, no valor real de la función. Si al menos un lateral es infinito, x=ax=a es asíntota vertical. Para asíntota horizontal y=Ly=L, basta un límite finito LL cuando x→+∞x\to+\infty o x→−∞x\to-\infty; la gráfica puede cruzarla.

Elegir el procedimiento

Situación Actuación
Punto de continuidad Sustituir; comprobar existencia de la expresión.
Función a trozos Usar la rama de cada lado; separar límites y valor exacto.
0/00/0 con polinomios Factorizar, usar identidades o Ruffini; cancelar para x≠ax\ne a y calcular el límite de la expresión equivalente próxima.
0/00/0 con raíces Conjugado cuando forme diferencia de cuadrados; conservar dominio.
Numerador no nulo y denominador hacia cero Estudiar signos a cada lado; no asignar automáticamente un infinito común.
∞/∞\infty/\infty racional Dividir por la mayor potencia de xx. Menor grado arriba: cero; igual grado: cociente principal; mayor grado arriba: estudiar signo y dirección.
∞−∞\infty-\infty Reducir a cociente o usar conjugado. No restar símbolos de infinito.

Si los límites de f,gf,g son L,ML,M finitos: suma L+ML+M, diferencia L−ML-M, producto LMLM; cociente L/ML/M solo si M≠0M\ne0.

Hacia menos infinito, x2=|x|=−x\sqrt{x^2}=|x|=-x para entradas negativas. Las potencias pares e impares tienen distinto comportamiento de signo. Otras formas indeterminadas se reconocen, pero no se desarrollan técnicas avanzadas ni L’Hôpital.

Continuidad

En un punto interior: (1) existe f(a)f(a); (2) existe límite finito; (3) coincide con f(a)f(a). En [a,b][a,b], revisar continuidad por la derecha en aa y por la izquierda en bb.

Evitable: límite finito y valor ausente o distinto. Salto finito: laterales finitos distintos. Infinita: algún lateral infinito. Con un parámetro, igualar laterales y verificar también el valor de la rama que incluye el punto.

Consultar esquemas del tema
Esquema del apartado 8.1
Esquema del apartado 8.2
Esquema del apartado 8.3
Esquema del apartado 8.4

Autoevaluación de 20 preguntas

Selecciona una opción en cada pregunta y justifica las que te generen dudas. La clave se trabaja con la docente.

0 de 20 respondidas
Pregunta 1

El límite en un punto depende principalmente de:

Pregunta 2

Si los laterales son 22 y 33, el límite bilateral:

Pregunta 3

Si f(1)=7f(1)=7 pero cerca de uno f(x)=x+1f(x)=x+1, el límite es:

Pregunta 4

limx→0+1/x\lim_{x\to0^+}1/x es:

Pregunta 5

limx→0−1/x\lim_{x\to0^-}1/x es:

Pregunta 6

limx→1−2/(x−1)2\lim_{x\to1}-2/(x-1)^2 es:

Pregunta 7

limx→+∞1/x\lim_{x\to+\infty}1/x es:

Pregunta 8

limx→−∞x3\lim_{x\to-\infty}x^3 es:

Pregunta 9

Si el límite en +∞+\infty es 44, hay asíntota:

Pregunta 10

limx→2(x2+1)\lim_{x\to2}(x^2+1) vale:

Pregunta 11

La forma 0/00/0 significa:

Pregunta 12

limx→3(x2−9)/(x−3)\lim_{x\to3}(x^2-9)/(x-3) es:

Pregunta 13

limx→0(1+x−1)/x\lim_{x\to0}(\sqrt{1+x}-1)/x vale:

Pregunta 14

limx→+∞(3x2+1)/(2x2+5)\lim_{x\to+\infty}(3x^2+1)/(2x^2+5) es:

Pregunta 15

limx→+∞(2x+1)/(x2+3)\lim_{x\to+\infty}(2x+1)/(x^2+3) es:

Pregunta 16

limx→+∞(x2+4x−x)\lim_{x\to+\infty}(\sqrt{x^2+4x}-x) vale:

Pregunta 17

Continuidad en un punto interior exige:

Pregunta 18

Límite finito existente y valor distinto produce:

Pregunta 19

Para 2x+k2x+k a la izquierda de 11 y x2+4x^2+4 en x≥1x\ge1, continuidad exige:

Pregunta 20

Una asíntota horizontal:

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