Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
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Ejercicios Resueltos de Cálculo Diferencial
Primer Parcial
Jorge Eĺıas Chamba Briones
Ayudante Académico
FCNM - ESPOL
2015
1
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
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Contents
1 Coordenadas Polares 3
2 Espacios métricos 9
3 Topoloǵıa de la recta 10
4 Ĺımites 13
4.1 Demostracíon formal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2 Cálculo de ĺımites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5 Continuidad de funciones 31
6 Teorema de Bolzano 38
2
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1 Coordenadas Polares
1) Gracar y calcular los puntos de intersecci´ on de las siguientes curvas polares:
r 1(θ) = cos(θ)
r 2(θ) = sen (2θ)
Soluci´on:
Puntos de intersecci´ on:
cos(θ) = sen (2θ)
cos(θ) = 2 sen (θ)cos(θ)
cos(θ)(1 −2sen (θ)) = 0cos(θ) = 0 ∧ 1 −2sen (θ) = 0θ = π2 ∧ sen (θ) = 12 ⇒ θ = π6 , 5 π6θ1 = π2 ⇒ r 1 = 0θ2 = π6 ⇒ r 1 =
√ 32
θ3 = 5π6 ⇒ r 1 = −√ 32
P 1 π2 , 0 , P 2π6 ,
√ 32 , P 3
5π6 ,−
√ 32
2) Gracar la curva dada en coordenadas polares:
r = 32
3 + 5 sen (θ)
Soluci´on:
r = 32
3(1 + 53 sen (θ)) =
323(1 + 53 sen (θ))
=325
53
1 + 53 cos(θ − π2 )
e = 53
(Hip érbola )
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d = 32
5 φ =
π2
3) Bosquejar las curvas r = 6sen (θ), r = 61+2 sen (θ ) y determinar sus puntos de interseccion.
Soluci´on:
r = 6
1 + 2 sen (θ) =
61 + 2 cos(θ − π2 )
Excentricidad e = 2 ⇒ Hipérbola
ed = 6 ⇒ d = 3
Puntos de intersecci´ on:
61+2 sen (θ ) = 6sen (θ)
1 = sen (θ)(1 + 2 sen (θ))
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2sen 2(θ) + sen (θ) −1 = 0(sen (θ) + 1)(2 sen (θ) −1) = 0sen (θ) = −1 ∧ 2sen (θ) = 1θ = 3π2 ∧ sen (θ) = 12θ =
3π2 ∧ θ =
π6 ,
5π6
θ = 3π2 ⇒ r = −6θ = π6 ,
5π6 ⇒ r = 3
P 1(−6, 3π2 ), P 2(3, π6 ), P 2(3, 5π6 )
4) Determine la ecuacion cartesiana, correspondiente a r2 − 6r (cos(θ) + sen (θ)) + 9 = 0 y luegobosqueje su gráca.
Soluci´on:
x = rcos (θ)
y = rsen (θ)
x2 + y2 −6x −6y + 9 = 0x2 −6x + 9 −9 + y2 −6y + 9 −9 + 9 = 0x2 −6x + 9 + y2 −6y + 9 = 9(x −3)2 + ( y −3)2 = 9 ⇒ Circunferencia de radio 3 centrada en (3,3)
5) Las curvas en coordenadas polares cuyas ecuaciones son r = 2sec (θ ) y r = csc(θ) son tangentes.Graque dichas curvas y determine, en coordenadas polares, su punto de tangencia.
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Soluci´on:
2sec (θ ) = csc(θ)
2cos(θ) = 1sen (θ )
1 = 2 sen (θ)cos(θ)
1 = sen (2θ)
2θ = π2
θ = π4 ⇒ r = 2cos( π4 ) = √ 2Punto de tangencia: P = √ 2, π4
6) Sea r(θ) = 1 −2senθa) Bosquejar su gráco
b) Calcular los puntos de intersecci´ on de r(θ) con la circunferencia r = 2
1 −2sen (θ) = 2
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−1 = 2sen (θ)sen (θ) = −12θ = −π6 , −5π6P 1 2, −π6 , P 2 2, −5π6
7) Considere las ecuaciones polares r = √ 2 y r2 = −4cos(2θ)
a) Graque las ecuaciones dadas
Soluci´on:
b) Sean P y Q los puntos de intersecci´ on de las ecuaciones polares dadas considerando θ ∈ (0, π ).Determine las coordenadas en polares de P y Q.
Soluci´on:
2 = −4cos(2θ)cos(2θ) = −122θ = 2π3 ,
4π3
θ = π3 , 2π
3
P = (√ 2, π3 ) Q = (√ 2, 2π3 )
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c) Determine la ecuaci´ on polar de la recta l tal que P ∈ l y Q ∈ l.Soluci´on:
P (√ 2, π3 ) ⇒x = √ 2cos( π3 ) = √ 22y = √ 2sen ( π3 ) = √ 62
Q(√ 2, 2π3 ) ⇒ x = √ 2cos(2π3 ) = −
√ 22
y = √ 2sen ( 2π3 ) = √ 62La recta que pasa por ambos puntos es horizontal ya que la ordenada es igual en los dos puntos.
Ecuaci ón de la recta en coord. rectangulares y = √ 62rsen (θ) = √ 62Ecuaci ón de la recta en coord. polares r = √ 62sen (θ )
d) Calique la siguiente proposicion como VERDADERA o FALSA. Justique su respuesta.
Si θ = 1 es la ecuaci ón de una curva C en coordenadas polares, entonces la gr´ aca de C es una circunferenciacentrada en el polo con radio de longitud 1
Soluci´on:
La ecuaci ón θ = 1 es una funci ón de ángulo constante, por lo tanto se reere a la semirecta que forma un ´ angulode 1 radi án con respecto al eje polar.
La proposici ón es FALSA
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2 Espacios métricos
1) Calique cada una de las siguientes proposiciones como VERDADERA o FALSA. Justiquesu respuesta.
a) Sea X = R . Si d : R ×R →R es una funci´ on denida tal que
∀x, y∈R , d(x, y ) = ( x2 −y2)2
entonces d es una métrica denida en X
Soluci´on:
Se puede observar que no se cumple el primer axioma de espacios métricos, ya que si tenemos:
x = a ∧ y = −a, a ∈Rd(x, y ) = ( a2 −(−a)2)2 = 0Pero x = yLa proposici ón es FALSA.
b) Sea X = R un conjunto sobre el cual se dene una funcion d : X ×X →R , tal que d(x, y ) = x2 −y2; x, y ∈ X . Entonces la funcion d cumple que:i)
∀
x, y
∈ X : d(x, y ) = 0
⇔ x = y, y
ii)∀x, y ∈ X : d(x, y ) = d(y, x )
Soluci´on:
Se puede observar que no se cumple el primer axioma, ya que si tomamos:
x = a y y = −a, a ∈Rd(x, y ) = 0
pero x = yLa proposici ón es FALSA
a) Sea d : R ×R → R es una métrica tal que ∀ p, q ∈ R , d( p, q ) = | p−q|1+ | p−q| entonces x =
52 ∈ N 12 (2) , es
decir el punto x = 52 pertenece al entorno con radio de longitud r = 12 y centrada en p = 2
Soluci´on:
Debemos probar que d( p, x) ≤ r para vericar que la proposici´ on sea verdadera:d( p, x) = d 2, 52 = |2−
52 |1+
|2
−52
| = 13
Dado que 13 < 12 , la proposici ón es VERDADERA
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3 Topoloǵıa de la recta
1) Calique cada una de las siguientes proposiciones como VERDADERA o FALSA. Justiquesu respuesta.
a) Si S = 2n5n +1 , n ∈N , entonces x = 25 es un punto de acumulaci´ on de S
Soluci´on:
Tomando limn →∞
2n5n +1 =
25
Por lo tanto, en la vecindad del punto x = 25 existen elementos que son parte del conjunto S , entonces dichopunto es de acumulaci´ on.
La proposici ón es VERDADERA.
b) Si A = (−1)n + 1n ; n ∈N entonces el conjunto derivado A = {−1, 1}
Soluci´on:
Observamos que si n es par la sucesi´on será de la forma: A = 1 + 1n
n impar: A = −1 + 1nPara valores de n muy grandes:
limn →∞
1 + 1n = 1
limn →∞−1 +
1n = −1
Entonces en la vecindad de los puntos -1 y 1 existen elementos que forman parte del conjunto A, por lo tantoson puntos de acumulaci´ on y forman parte del conjunto derivado.
La proposici ón es VERDADERA
2) Dado el conjunto A = x ∈R / x +1x 2 −4 < 0 {6}. Determine A ,int (A) y A.
Soluci´on:
Obtenemos los puntos cŕıticos de x +1x 2 −4x + 1 = 0 ⇒ x = −1x2 −4 = 0 ⇒ x = ±2Evaluamos y obtenemos el signo de cada intervalo:
(-∞, −2) (-2,-1] [-1,2) (2,+ ∞)- + - +
int (A) = (
−∞,
−2) [
−1, 2)
A = (−∞, −2] [−1, 2]
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A = A∪A = (−∞, −2] [−1, 2] {6}
3) Sea A = 2+ nn /n ∈N y f : A →Rf (x) = 2 x + 1
a) Determine el int (A), A, A
Soluci´on:
A = 3, 2, 53
, 64
, 75
, ....
limn →∞
2 + n
n = 1
int (A) = Ø
A = {1}
A = A∪A = 3, 2, 53
, 64
, 75
, .... ∪{1}
b) Calique como verdadero o falso las siguientes proposiciones y justique formalmente surespuesta
b1) limx →2
f (x) = 5
Soluci´on:
(Ver continuidad)
limx →2
f (x) = f (2)
x = 2 es un punto aislado, y toda funci´ on es continua en un punto aislado (Ver postulado).
La proposici ón es VERDADERA
b2) f es continua en x = 3
Soluci´on:
(Ver continuidad)
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x = 3 es un punto aislado, y toda funci´ on es continua en un punto aislado (Ver postulado).
La proposici ón es VERDADERA
b3) limx →1
f (x) = 3
Soluci´on:
x = 1 es un punto de acumulaci´ on
limx →1
2x + 1 = 2 + 1 = 3
La proposici ón es VERDADERA
b4) Rgf ⊆ (3, 7]
Soluci´on:
Domf ⊆ [3, 1)f (3) = 2(3) + 1 = 7
f (1) = 2 + 1 = 3
Rgf ⊆ (3, 7]La proposici ón es VERDADERA
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4 Ĺımites
4.1 Demostrací on formal
1) Demostrar formalmente que:
limx →∞
2x + 1x + 1
= 2
Análisis preliminar:
∀ε > 0,∃N > 0,∀x ∈R : x > N →2x +1x +1 −2 < ε
− 1x +1 < ε|x + 1 | > 1ε1ε < x + 1 < −1ε1ε −1 < x < −1ε −1Tomamos N = 1ε −1Demostraci´on formal:
∀ε > 0,∃N > 0,∀x ∈R : x > 1ε −1 →2x +1x +1 −2 < εx > 1ε −1−1ε −1 > x > 1ε −1−1ε > x + 1 > 1ε
|x + 1 | > 1ε
1x +1 < ε
2x +1 −2x −2x +1 < ε
2x +1x +1 −2 < ε
2) Demostrar que:limx →2
(2x2 + x −4) = 6
Análisis preliminar:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x −2| < δ →2x2 + x −4 −6 < ε2x2 + x −10 < ε|(x −2)(2x + 5) | < ε|x −2| < ε2x +5Acotando con δ < 1
1 < x < 3
Tomamos la cota superior de x
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δ = ε11
Demostraci´on formal:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x −2| < ε11 →2x2 + x −4 −6 < ε|x −2| < ε11
|x −2| |2x + 5 | < ε11 |2x + 5 |x =3
2x2 + x −10 < ε2x2 + x −4 −6 < ε
3) Demostrar utilizando la denici´ on ε −δ que:
limx →−3
(x2 + 3 x −1) = −1
Análisis preliminar:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x + 3 | < δ →x2 + 3 x −1 + 1 < εx2 + 3 x < ε
|x(x + 3) | < ε|x + 3 | < ε|x |Acotando con δ < 1
−4 < x < −2Tomamos la cota inferior de x (en valor absoluto es mayor que la cota superior)
δ = ε4
Demostraci´on formal:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x + 3 | < ε4 →x2 + 3 x −1 + 1 < ε|x + 3 | < ε4|x + 3 | |x| < ε4 |x|x = −4x2 + 3 x < ε
x2 + 3 x −1 + 1 < ε
4) Demuestre formalmente que:
limx →2
2x + 1x + 3
= 1
Análisis preliminar:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x −2| < δ →2x +1x +3 −1 < ε2x +1 −x −3x +3 < ε
x −2x +3 < ε
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|x −2| < ε |x −3|Acotando con δ < 1
1 < x < 3
Tomamos la cota inferior de x
δ = 2εDemostraci´on formal:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x −2| < 2ε →2x +1x +3 −1 < ε|x −2| < 2ε
x −2x +3 < 2ε|x −3| x =12x −x +1 −3x +3 < 2ε 22x +1x +3 −1 < ε
5) En el diagrama mostrado a continuaci´ on, graque una funci´ on de variable real f, que satisfagacada una de las siguientes condiciones:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < −2 −x < δ → |f (x) −1| < ε∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < x + 2 < δ → |f (x) + 1 | < ε∀M > 0,∃N > 0,∀x ∈R : x < −N → f (x) > M ∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x| < δ → |f (x) −1| < ε
∀
M > 0,
∃
δ > 0,
∀
x
∈R : 0 < 2
−x < δ
→ f (x) <
−M
∀M > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < x −2 < δ → f (x) > M ∀ε > 0,∃N > 0,∀x ∈R : x > N → |f (x) + 1 | < εf es decreciente en ( −∞, −2); (0, 2); (2, ∞)f es creciente en (−2, 0)f (−34 ) = f ( 74 ) = f (0) = f (−2) = 0; f (2) = -1
Soluci´on:
Se debe transformar cada una de las condiciones de denici´ on formal a ĺımite:
limx →−2−
f (x) = 1
limx →−2+
f (x) = −1lim
x →−∞f (x) = + ∞
limx →0
f (x) = 1
limx →2−
f (x) = −∞lim
x
→2+
f (x) = + ∞lim
x →+ ∞f (x) = −1
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6) Bosquejar el gráco de una funcion f que cumpla con las siguientes condiciones:
f (0) = 0
f (x) < 0, x ∈ (−∞, 0)f (x) > 0, x ∈ (0, ∞)∀M > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : −δ < x < 0 → f (x) < −M ∀ε > 0,∃N > 0,∀x ∈R : x > N → |f (x) −1| < ε∀ε > 0,∃N > 0,∀x ∈R : x < −N → |f (x) + 1 | < ε∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < x < δ → |f (x)| < ε
Soluci´on:
Se debe transformar cada una de las condiciones de denici´ on formal a ĺımite:
limx →0−
f (x) = −∞lim
x →+ ∞f (x) = 1
limx →−∞
f (x) = −1lim
x →0+f (x) = 0
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7) Calique la siguiente proposicion como VERDADERA o FALSA. Justique su respuesta.
a) Sean f y g funciones tales que g(x) ≤ f (x) para toda x cercana a c, excepto probablemente enx = c, si lim
x →cg(x) = + ∞, entonces limx →cf (x) = + ∞
Soluci´on:
limx →c
g(x) = + ∞ ⇔ ∀M > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x −c| < δ → g(x) > M g(x) ≤ f (x)M < g (x) ≤ f (x) ⇒ M < f (x)Dado un entorno alrededor del punto c se puede concluir que M < f (x), o lo que es lo mismo:
∀M > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x −c| < δ → f (x) > M ⇔ limx →cf (x) = + ∞La proposici ón es VERDADERA
8) Sea f (x) =
x2 −1 x ≤ 322x
32 < x < 2
√ x −1 x ≥ 2i) Demostrar con que ε, δ que lim
x →2−f (x) = 1
Análisis preliminar:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < 2 −x < δ →2x −1 < ε2−xx < ε
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|2 −x| < ε |x|Acotando con δ < 1
1 < x < 3
Tomamos la cota inferior de x
−ε < 2 −x < εδ = ε
Demostraci´on formal:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < 2 −x < ε →2x −1 < ε2 −x < ε−ε < 2 −x < ε|2−x ||x | <
ε
|x | x =12
−x
x < ε2x −1 < ε
i) Demostrar con que ε, δ que limx →2+
f (x) = 1
Análisis preliminar:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < x −2 < δ →√ x −1 −1 < ε√ x −1 −1 |
√ x −1+1 ||√ x −1+1 |
< ε
x −2√ x −1+1 < ε
|x −2| < ε √ x −1 + 1Acotando con δ < 1
1 < x < 3
Tomamos la cota inferior de x
−ε < x −2 < εδ = ε
Demostraci´on formal:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < x −2 < ε →√ x −1 −1 < εx −2 < ε−ε < x −2 < ε
|x −2||√ x −1+1 |
< ε|√ x −1+1 |x =1
x −2√ x −1+1< ε
(√ x −1−1) (√ x −1+1) √ x
−1+1 < ε
√ x −1 −1 < ε
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9) Demuestre formalmente, usando la denici´ on de ĺımite con épsilons y deltas, que
limx →3
1x
= 13
Análisis preliminar:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x −3| < δ →1x − 13 < ε3−x3x < ε
|x −3| < ε |3x|Acotando con δ < 1
2 < x < 4
Tomamos la cota inferior de x
δ = 6εDemostraci´on formal:
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : 0 < |x −3| < 6ε →1x − 13 < ε|x −3| < 6ε|3−x ||3x | <
6ε
|3x | x =21x − 13 < ε
10) Demuestre formalmente, usando la denici´ on de ĺımite, que
limx →0
1x2
= + ∞
∀M > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : |x| < δ → 1x 2 > M |x| < δ |x| |x| < δ |x|x2 < δ |x|1
x 2 > 1δ|x |
Acotando con δ < 1
−1 < x < 1Tomamos la cota inferior de x (podemos tomar cualquiera de las dos cotas en éste caso)
δ = 1M 1
x 2 > M
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4.2 Cálculo de ĺımites
1) Calcule, sin aplicar la Regla de L’hopital, cada uno de los siguientes ĺımites:
a) limx →∞
x + ax −1
x
limx →∞
x + ax −1
x
= limx →∞
x −1 + 1 + ax −1
x
= limx →∞
1 + 1 + ax −1
x − 11+ a1+ ax − 1
x
= limx →∞
1 + 1 + ax −1
x − 11+ a limx →∞
x (1+ a )x − 1
=
elim
x →∞ x (1+ a )
x (1 − 1x ) = e1+ a
b) limx →0
e 4 x −e− xx
limx →0
e4x −e−xx = limx →0e4x −1 −(e−x −1)x = limx →0
e4x −1x − limx →0e−x −1x = 4 + 1 = 5
c) limx →−3−
µ (−x 2 +9)x 2 +2 x −3
limx →−3−
µ(−x2 + 9)x2 + 2 x −3
= µ(0−)
0+ = 0
d) limx →∞
x √ x2 + 1−
x
limx →∞
x x2 + 1 −x = limx →∞x x2 + 1 −x√ x2 + 1 + x√ x2 + 1 + x = limx →∞
x√ x2 + 1 + x
1x1x
= limx →∞
1
1 + 1x 2 + 1=
12
e) limx →π
1−sen ( x2 )(π −x ) 2
Sea u = π −x x → π u → 0
limu →0
1 −cos( u2 )u2
= limu →0
1 −cos( u2 )u2
1 + cos( u2 )1 + cos( u2 )
= limu →0
sen 2( u2 )u2(1 + cos( u2 ))
= 14
limu →0
sen ( u2 )u2
2
limu →0
11 + cos( u2 )
= 18
f ) limx →2
x 3 −2x 2 −4x +8x 4 −8x 2 +16
limx →2
x3 −2x2 −4x + 8x4
−8x2 + 16
= limx →2
(x + 2)
(x −2)2(x + 2) 2
(x
−2)2
= limx →2
1x + 2
= 14
20 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
-
8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
21/39
g) limx →+ ∞
cos (3 x 2 )x 2
−1 ≤ cos(3x2) ≤ 1
−1
x2 ≤ cos(3x2)
x2 ≤ 1x2
limx →+ ∞−
1x2
= 0
limx →+ ∞
1x2
= 0
Por Teorema del Emparedado se puede concluir que:
limx →+ ∞cos(3x2)
x2 = 0
h) limh → 0
f (x + h )− f (x )h , si f (x) = ln (2x −1)
limh →0
ln (2(x + h) −1) −ln (2x −1)h
= limh →0
ln 2x +2 h −12x −1h
= limh →0
1h
ln 1 + 2h2x −1
= limh →0
ln 1 + 2h2x −1
1h
= ln limh →0
1 + 2h2x −1
1h
= ln limh →0
1 + 2h2x −1
2 x−
12 h
2
h
2 x − 1 1 h = ln e 2
2 x − 1 = 2
2x −1
i) limx →0
3x −arcsen (x )3x + arctan (x )
limx →0
3x −arcsen (x)3x + arctan (x)
= limx →0
x(3 − arcsen (x )
x )
x(3 + arctan (x )x )=
3 − limx →0arcsen (x )
x
3 + limx →0
arctan (x )x
limx →0arcsen (x)
x Sea : u = arcsen (x) sen (u) = x x → 0 u → 0
limu →0
u/usen (u)/u
= 1
limu →0
sen (u )u
= 1
limx →0
arctan (x)x
Sea : v = arctan (x) tan (v) = x x → 0 v → 0
limv
→0
v/vtan (v)/v
= 1
limv→0
sen (v )
v
1
cos (v )
= 1
limv→0
sen (v )
v
= 1
21 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
22/39
limx →0
3x −arcsen (x)3x + arctan (x)
= 3−13 + 1
= 24
= 12
j) limx →2+
sgn 1ln (x −2)
limx →2+
sgn 1
ln (x −2)= sgn
1ln (2+ −2)
= sgn 1
ln (0+ )= sgn 0− = −1
k) limx →∞ x 2 +1x 2 −1
2 x 3 +3x − 2
limx →∞ x
2 + 1x2 −1
2 x 3 +3x − 2
= limx →∞
x2 + 1x2 −1
2 x 3 +32( x − 2)
= limx →∞
x2 −1 + 1 + 1x2 −1
2 x 3 +32( x − 2)
= limx →∞
1 + 2
x2 −1x 2 − 12
2x 2 − 1
2 x 3 +32( x − 2)
=
limx →∞
1 + 2
x2 −1x 2 − 12
2x 2 − 1
2 x 3 +3
2( x − 2)= e
limx →∞
2 x 3 +3( x 2 − 1)( x − 2) = e
limx →∞
2 x 3 +3 /x 3
x 3 − x − 2 x 2 +2 /x 3 = elim
x →∞
2+ 3x 3
1 − 1x 2 −
2x +
2x 3 = e2
l) limx →2+
√ x −√ 2+ √ x −2√ x 2 −4Primer método:
limx →2+ √
x −√ 2 + √ x −2√ x2 −4= lim
x →2+ √ x −√ 2√ x2 −4
+ √ x −2√ x2 −4= lim
x →2+ √ x −√ 2√ x2 −4 √
x + √ 2√ x + √ 2 +
x −2(x + 2) (x −2)
limx →2+
x −2(√ x + √ 2)√ x + 2√ x −2
+ 1x + 2 = limx →2+ √ x −2(√ x + √ 2)√ x + 2 + 1x + 2 = 0 + 12 = 12 Segundo método:
limx →2+
√ x −√ 2 + √ x −2√ x2−
4= lim
x →2+√ x −√ 2 + √ x −2√ x2
−4
√ x + √ 2 + √ x −2√ x + √ 2 + √ x−
2= lim
x →2+2x + 2√ x√ x −2 −4√ x2−
4(√ x + √ 2 + √ x−
2)
limx →2+
2(x −2) + 2√ x√ x −2√ x2 −4(√ x + √ 2 + √ x −2)= lim
x →2+ √ x −2(2√ x −2 + 2√ x)√ x + 2 √ x −2(√ x + √ 2 + √ x −2)
= 2√ 22(2√ 2) =
12
m) limx →0
x4sen 1x
−1 ≤ sen1x ≤ 1
−x4 ≤ x4sen 1x ≤ x4
22 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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23/39
limx →0 −x
4 = 0
limx →0
x4 = 0
Por teorema del emparedado se concluye:
limx →0
x4sen1x
= 0
n) limx →0
√ 1+ xsen (x )−1x 2
limx →0 1 + xsen (x) −1x2 = limx →0 1 + xsen (x) −1x2 1 + xsen (x) + 1
1 + xsen (x) + 1
= limx →0
1 + xsen (x) − 1x 2(
1 + xsen (x) + 1)
=
limx →0
sen (x)x
limx →0
1
1 + xsen (x) + 1=
12
o) limx →0
ln (x +2) −ln (2)x
limx →0
ln (x + 2) −ln (2)x
= limx →0
ln x +22x
= limx →0
1x
ln 1 + x2
= limx →0
ln 1 + x2
1x
ln limx →0
1 + x2
1x
= ln limx →0
1 + x2
2x x2 1 x = ln e
12 =
12
p) limx →π2
cos (x )x −π2
limx →π2
cos(x)x − π2
Sea u = x − π2
x → π2
u → 0
limu →0cos u + π2
u = limu →0 −sen (u)
u = −1
q) limx →∞
3x +43x −2
x
limx →∞
3x + 43x −2
x
= limx →∞
3x −2 + 2 + 43x −2
x
= limx →∞
1 + 6
3x −2x
= limx →∞
1 + 6
3x −23 x − 26
63 x − 2
x
= e limx →∞6 x
3 x − 2 = elim
x →∞6
3 − 2x = e2
23 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
24/39
r) limx →1
3√ x −1x 2 + x −2x
Sea u = 3√ x x = u3 x → 1 u → 1
limu →1
u −1u6 + u3 −2
u 3
= limu →1
u −1 (u −1)(u5 + u4 + u3 + 2 u2 + 2 u + 2)
u 3
= limu →1
1u5 + u4 + u3 + 2 u2 + 2 u + 2
u 3
= 19
s) limx →0
arcsen (10 x )5x
Sea u = arcsen (10x) x = sen (u)
10 x → 0 u → 0
limu →0
u
5 sen (u )10 = lim
u →02
sen (u )u
= 2
limu →0
sen (u )u
= 2
t) El valor de k , si limx →∞
(k 2 +9) x 3 −5x −8kx 3 −4x = 6
limx →∞
(k2 + 9) x3 −5x −8/x 3kx 3 −4x/x 3
= limx →∞
(k2 + 9) − 5x 2 − 8x 3k − 4x 2
= k2 + 9
k = 6
k2 + 9 = 6 k
⇒ k2
−6k + 9 = 0
(k −3)2 = 0 ⇒ k = 3
u) limx →0
(x + ex )1x
limx →0
(x + ex )1x = lim
x →0(1 + ( x + ex −1))
1x = lim
x →0(1 + ( x + ex −1))
1x + e x − 1
x + e x − 1x =
limx →0
(1 + ( x + ex −1))1
x + e x − 1lim
x →0x + e x − 1x
= elim
x →0x + e x − 1x = e
limx →0
1+ ex
− 1x = e2
v) limx →0
(cos(x))1
x 2
limx →0
(cos(x))1
x 2 = limx →0
(1 + ( cos(x) −1))1
x 2 = limx →0
(1 + ( cos(x) −1))1
cos ( x ) − 1cos ( x ) − 1
x 2 =
limx →0
(1 + ( cos(x) −1))1
cos ( x ) − 1limx →0
cos ( x ) − 1x 2 = elim
x →0cos ( x ) − 1x 2
cos ( x )+1cos ( x )+1 = e
limx →0
cos 2 ( x ) − 1x 2 ( cos ( x )+1) = e− limx →0sen ( x )x
2
limx →01cos ( x )+1 = e−12
24 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
25/39
w) Determine el valor de “a” diferente de cero, para que
limx →+ ∞
(a2 + 4) x3 + 3 x −4ax 3 −2x
= 4
limx →+ ∞
(a2 + 4) x3 + 3 x −4/x 3ax 3 −2x/x 3
= limx →+ ∞
(a2 + 4) + 3x 2 − 4x 3a − 2x 2
= a2 + 4
a = 4
a2 + 4 = 4 a =⇒ (a −2)2 = 0
a = 2
x) limx →12
f (x) y limx →34
f (x), si f (x) = 2xlim
x →122x ⇒ limx →12 −
2x = 1− = 0
limx →12
+2x = 1+ = 1
limx →12 −
2x = limx →12 +2x
limx →12
2x no existe
limx →34
2x ⇒ limx →34 −2x =
32
− = 1
limx →34
+2x =
32
+ = 1
limx →34
2x = 1
y) limx →+ ∞
cos ( x )x 2
−1 ≤ cos( x ) ≤ 1
− 1x2 ≤
cos( x )x2 ≤
1x2
limx →+ ∞−
1
x2 = 0
25 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
26/39
limx →+ ∞
1x2
= 0
Por teorema del emparedado se concluye:
limx →+ ∞
cos( x )
x2 = 0
z) limx →0
sen (2 x )−xx + tan (4 x )
limx →0
sen (2x) −xx + tan (4x)
= limx →0
sen (2x) −xx + sen (4 x )cos (4 x )
= limx →0
sen (2x) −xxcos (4 x )+ sen (4 x )
cos (4 x )
= limx →0
sen (2 x )4x − x4 x
xcos (4 x )+ sen (4 x )4xcos (4 x )
limx
→0
12
sen (2 x )2x − 14
1cos (4 x )
cos (4 x )4 +
sen (4 x )4x
=12 limx →0
sen (2 x )2x − 14
limx →01
cos (4 x ) limx →0cos (4 x )
4 + limx →0sen (4 x )
4x
=12 − 1414 + 1
= 1
5
a1) limx →0
23+4
1x
limx →0
23 + 4
1x ⇒
limx →0−
23 + 4
1x
= 2
3 + 4 −∞ =
23 + 14∞
= 23
limx →0+
23 + 4
1x
= 0
23 = 0
El ĺımite no existe
b1) limx →+ ∞
√ x2 + x −x
limx →+ ∞ x2 + x −x = limx →+ ∞ x2 + x −x
√ x2 + x + x√ x2 + x + x = limx →+ ∞
x2 + x − x2√ x2 + x + x
limx →+ ∞
x/x√ x2 + x + x /x = limx →+ ∞
1
1 + 1x + 1=
12
c1) limx →∞
xsen 1x + xsen 1x 2
Sea u = 1x
x → ∞ u → 0
limu →0sen (u)u + sen (u
2
)u = limu →0sen (u)u + limu →0
usen (u2
)u2 = 1 + limu →0u limu →0
sen (u2
)u2 = 1
26 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
27/39
d1) limx →0
sen (ax )x
1+ bx
limx →0
sen (ax )x
1+ bx
= a limx →0
sen (ax )ax
limx →0
1+ bx
= a1 = a
e1) limx →1+
x 2 −|x −1|−1x 2 −1
limx →1+
x2 − |x −1| −1x2 −1
= limx →1+
x2 −(x −1) −1x2 −1
= limx →1+
x2 −x(x + 1)( x −1)
= limx →1+
x (x −1)(x + 1) (x −1)
limx →1+
xx + 1
= 12
f1) limx →0
1 + tan 2(√ x) 12 x
limx →0
1 + tan 2(√ x) 12 x = limx →0
1 + tan 2(√ x) 1tan 2 ( √ x ) tan2 ( √ x )2 x = lim
x →01 + tan 2(√ x) 1tan 2 ( √ x ) limx →0
tan 2 ( √ x )2 x
elim
x →0sen 2 ( √ x )
2 xcos 2 ( √ x ) = elim
x →0sen ( √ x )
√ x2
limx →0
12 cos 2 ( √ x ) = e
12
2) Calique cada una de las siguientes proposiciones como VERDADERA o FALSA. Justiquesu respuesta.
a) Si limx →c
(f + g)(x) existe, entonces limx →c
f (x) y limx →c
g(x) existen
Soluci´on:
Sea f (x) = µ(x) y g(x) = µ(
−x)
(f + g)(x) = 1 ⇒ limx →0(f + g)(x) = 1Pero lim
x →0f (x) y lim
x →0g(x) no existen.
La proposici ón es FALSA.
b) La ecuaci´ on de la aśıntota oblicua de f (x ) = 4x2 +2 x − 23x − 1 ; x ∈R − 13 es y = 43 x + 1
Soluci´on:
La ecuaci ón de la aśıntota es de la forma y = mx + b
27 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
28/39
Donde:
m = limx →∞
f (x)x
= limx →∞
4x2 + 2 x −23x2 −x
= limx →∞
4 + 2x − 2x 23 − 1x
= 43
b = limx →∞(f (x) −mx ) = limx →∞4x2 + 2 x
−2
3x −1 − 4x
3 = limx →∞10x
−6
9x −3 = limx →∞10
− 6x
9 − 3x = 10
9
y = 4x
3 +
109
4x3
+ 10
9 = 4x
3 + 1
La proposici ón es FALSA
c) Sea f una funci ón de variable real tal que limx →a
f (x) no existe, entonces lim[x →a
f (x)]2 no existe
Soluci´on:
Sea f (x) = sgn (x)
limx →0−
sgn (x) = limx →0+ sgn (x)
limx
→af (x) no existe, pero:
f 2(x) = sgn2(x) =1 x = 00 x = 0
El limx →0
sgn 2(x) existe y es igual a 1.
La proposici ón es FALSA
d) La ecuaci´ on de aśıntota oblicua de f con regla de correspondencia f (x) = x3 −1x 2 −1 ; x ∈ R es
y = −x + 1
Soluci´on:
La ecuaci ón de la aśıntota es de la forma y = mx + b
Donde:
m = limx →∞
f (x)x
= limx →∞
x3 −1/x 3x3 −x/x 3
= limx →∞
1 − 1x 31 − 1x 2
= 1
b = limx →∞(f (x) −mx ) = limx →∞x3
−1
x2 −1 −x = limx →∞1
x + 1 = 0
28 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
29/39
La ecuacion de la aśıntota oblicua de f es la recta y = x
La proposici ón es FALSA
e) Sean f y g dos funciones denidas en I ⊆ R tal que a ∈ I y ∀x ∈ I − {a}, f (x) > g(x). Silimx →a
f (x) = L y limx →a
g(x) = M , entonces L > M
Soluci´on:
Sea f (x) = x2 y g(x) = −x2 , donde f (x) > g (x) ∀x ∈ I −{0}limx →0
f (x) = limx →0
x2 = 0 = L
limx →0
g(x) = limx →0 −x
2 = 0 = M
No se cumple que L > M ya que L = M
La proposici ón es FALSA
f ) limx →π
sen (π 2x )π 2x = 1
Soluci´on:
Resolviendo el lı́mite:
limx →π
sen (π2x )π2x
= sen (π2π )
π2π
sen (π2π )π2π = 1
Hay que tener en cuenta que el lı́mite daŕıa como resultado 1, siempre y cuando se tenga la indeterminaci´ on 00 .
La proposici ón es FALSA
g) Si f es una funci´ on de variable real par tal que limx →1
f (x) = 7 , entonces limx →−1
f (x) = 7
Soluci´on:
Ya que f es par, f (x) = f (−x)limx →1
f (x) = 7
limx →−1
f (x) = limx →−1
f (−x) sea u = −x x → −1 u → 1lim
x →−1f (x) = lim
u →1f (u) = 7
limx →−1
f (x) = 7
La proposici ón es VERDADERA
29 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
30/39
h) limx →a
f (x) existe, siempre que limx →a |f (x)| exista
Soluci´on:
Sea f (x) = sgn (x), entonces |f (x)| =1 x = 00 x = 0
limx →0 |sgn (x)| = 1 (existe y es 1), pero:limx →0
sgn (x) no existe ya que limx →0−
sgn (x) = limx →0+ sgn (x)La proposici ón es FALSA
3) Sea f : X →R donde X = ( −∞, −2)∪(−2, ∞) con regla de correspondenciaf (x) = x
2 −3x −1(x +2) 2
a) Calcular:
i) limx →+ ∞
f (x)
Soluci´on:
limx →+ ∞
x2 −3x −1/x 2(x + 2) 2/x 2
= limx →+ ∞
1 − 3x − 1x 21 + 2x 2
= 1
ii) limx
→−∞f (x)
Soluci´on:
limx →−∞
x2 −3x −1/x 2(x + 2) 2/x 2
= limx →−∞
1 − 3x − 1x 21 + 2x 2
= 1
iii) limx →−2
f (x)
Soluci´on:
limx →−2
x2 −3x −1(x + 2) 2
= ∞iv) De existir establecer las ecuaciones de las aśıntotas.
Soluci´on:
La aśıntota horizontal se encontr´ o en i) y ii) (la recta y = 1).
La aśıntota horizontal se encontr´ o en iii) (la recta x =
−2).
Aśıntotas oblicuas no hay, ya que hay aśıntota horizontal.
30 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
31/39
5 Continuidad de funciones
1) Calique cada una de las siguientes proposiciones como VERDADERA o FALSA. Justiquesu respuesta.
a) Sea f una funcion denida ∀x ∈ R . Si g es continua y f (x) = |g(x)|, ∀x ∈ R ; entonces f (x) tambien escontinua ∀x ∈R .
Soluci´on:
Primer método:
Se utilizar án las propiedades de ĺımites:
Ya que g es continua en x = a, a ∈R : limx →a g(x) = g(a)
limx →a f (x) = limx →a |g(x)| = limx →a g(x) = |g(a)|f (a) = |g(a)|limx →a
f (x) = f (a)
Por lo tanto, la funci´on f (x) también es continua en x = a, a ∈R .Segundo método:
Utilizaremos la denici´on formal:
Si g es continua en x = a, a ∈R :
∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R
: |x −a| < δ → |g(x) −g(a)| < εUtilizando la desigualdad triangular:|g(x) −g(a) + g(a)| ≤ |g(x) −g(a)|+ |g(a)||g(x)| ≤ |g(x) −g(a)|+ |g(a)||g(x)| − |g(a)| ≤ |g(x) −g(a)|− |g(x) −g(a)| ≤ |g(x)| − |g(a)| ≤ |g(x) −g(a)|||g(x)| − |g(a)|| ≤ |g(x) −g(a)| < ε
||g(x)
| − |g(a)
|| < ε
f (x) = |g(x)||f (x) −f (a)| < ε∀ε > 0,∃δ > 0,∀x ∈R : |x −a| < δ → |f (x) −f (a)| < εPor lo tanto, f (x) también es continua en x = a, a ∈R .La proposici ón es VERDADERA
31 Jorge Eĺıas Chamba Briones - 2015
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
32/39
b) Si f es una funcion de una variable real tal que toma todos los valores comprendidos entref (a) y f (b), entonces la funcion f es continua en el intervalo [a, b]
Soluci´on:
Sea f (x) = tan (x) en el intervalo [0 , 2π3 ]
La función toma todos los valores comprendidos entre f (0) = 0 y f ( 2π3 ) = −√ 3 pero tiene una aśıntota verticalen x = π2 , es decir, no es continua en dicho intervalo.
La proposici ón es FALSA
c) f (x) =3x + |x |7x −5|x | x = 0
0 x = 0es continua en x = 0
Soluci´on:
Para que f sea continua en x = 0 se debe cumplir que:
limx →0−
f (x) = limx →0+
f (x) = f (0)
limx →0−
3x + |x|7x −5 |x|
= limx →0−
3x −x7x + 5 x
= limx →0−
2 x12 x
= 16
limx →0+
3x + |x|7x −5 |x|
= limx →0+
3x + x7x −5x
= limx →0+
4 x2 x
= 2
16 = 2 = 0
f no es continua en x = 0
La proposici ón es FALSA
d) Sea f (x) =1−cos (2 x )x 0 < x ≤ 1A x = 0
, si A = 1 entonces f es continua en [0,1]
Soluci´on:
Para que f sea continua en [0,1], la funci ón debe ser continua en x = 0 (por la derecha)
limx →0+
f (x) = f (0)
limx →0+
1 −cos(2x)x
= A
limx →0+1
−cos(2x)x
1 + cos(2x)1 + cos(2x) = limx →0+
1
−cos2(2x)
x(1 + cos(2x)) = limx →0+4xsen 2(2x)
4x2(1 + cos(2x))
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8/18/2019 Ejercicios resueltos de Cálculo Diferencial
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limx →0+
sen (2x)2x
2 4x1 + cos(2x)
= limx →0+
sen (2x)2x
2
limx →0+
4x1 + cos(2x)
= 0
A = 0
La proposici ón es FALSA
e) Sea f (x) =cos (x )+1(π −x )2 x = π
−12 x = π, f es continua en todo R
Soluci´on:
Para que f sea continua en R , la función debe ser continua en x = π
limx →π f (x) = f (π)
limx →π
cos(x) + 1(π −x)2
Sea u = π −x x → π u → 0
limu →0
cos(π −u) + 1u2
= limu →0
−cos(u) + 1u2
cos(u) + 1cos(u) + 1
= limu →0
−cos2(u) + 1u2(cos(u) + 1)
= limu →0
sen 2(u)u2(cos(u) + 1)
limu
→0
sen (u)u
2 1cos(u) + 1
= limu
→0
sen (u)u
2
limu
→0
1cos(u) + 1
= 12
12 = −
12
La proposici ón es FALSA
f) La funci´ on f : R →R
x
→ f (x) =
x 2 −1x 3 −1 x = 11 x = 1
es continua en x = 1
Soluci´on:
limx →1
f (x) = f (1)
limx →1
x2 −1x3 −1 = lim
x →1
(x + 1)( x −1) (x + 1)( x2 + x + 1) = limx →1
x −1x2 + x + 1 = 0
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1 = 0
La proposici ón es FALSA
g) La funci´ on f : R →R con regla de correspondencia f (x) =x
2
−1 x < 32 x = 3x −1 x > 3
es continua en todo
su dominio
Soluci´on:
Para que f sea continua en R , deberı́a ser continua en x = 3
limx →3− f (x) = limx →3+ f (x) = f (3)
limx →3−
x2 −1 = limx →3+ x −1 = 2
8 = 2
La proposici ón es FALSA
h) La funci´ on de variable real con regla de correspondencia f (x) = 21x x < 0
x2 x ≥ 0, es continua en
x = 0
Soluci´on:
Si f es continua en x = 0, deberı́a cumplirse que:
limx →0−
f (x) = limx →0+
f (x) = f (0)
limx →0−
21x = lim
x →0+x2 = 0
limx →0−
21x = 2 −∞ = 1
2∞ = 0
limx →0+
x2 = 0
La funci ón f sı́ es continua en x = 0
La proposici ón es VERDADERA
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2) Determine los valores de las constantes a y b, de ser posible, de modo que la funcion de variablereal
f (x) =
ax + b ; x > 2
9 ; x = 2
b−ax 2 ; x < 2, sea continua en R .
Soluci´on:
La funci ón debe ser continua en x = 2 para que sea continua en R :
limx →2+
f (x) = limx →2−
f (x) = f (2)
limx →2+
ax + b = limx →2−
b−ax 2 = 92a + b = b−4a = 92a =
−4a
⇒a = 0, b = 9
3) f (x) =3√ a 3 + x −ax x = 01
12 x = 0
Determine a tal que f (x) sea continua en el punto x = 0 .
Soluci´on:
Para que f sea continua en x = 0, se debe cumplir que:
limx →0
f (x) = f (0)
limx →0
3√ a3 + x −ax
u = 3 a3 + x x = u3 −a3 x → 0 u → alimu →a
u −au3 −a3
= limu →a
u −a (u −a)(u2 + ax + a2)
= 13a2
13a2
= 112 ⇒ a = ±2
4) Encuentre los valores de a y b para que la funci´ on sea continua en todo reales.
f (x) =
2x −1 x < −1ax −b −1≤x < 23 −2x x≥2
Soluci´on:
Para que f sea continua en R se debe cumplir que:
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limx →−1−
f (x) = limx →−1+
f (x) = f (−1) (5.1)
limx →−1−
2x −1 = limx →−1+ ax −b = −a −b
−3 = −a −b
limx →2−
f (x) = limx →2+
f (x) = f (2) (5.2)
limx →2−
ax −b = limx →2+ 3 −2x = f (2)
2a −b = −1De (1) y (2):
3a = 2 ⇒ a = 23
b = 3 −a ⇒ b = 73
5) Sea f : X →R donde X = {−2, −1, 0} (1, 2] con regla de correspondenciaf (x) = 2x3x +1
i) Analizar la continuidad de f en (0, 1]
Soluci´on:
El intervalo (0 , 1] no pertenece al dominio de f , por lo tanto la funci´on no es continua en dicho intervalo.
ii) Analizar la continuidad de f en x = −1
Soluci´on:
Ya que x = −1 es un punto aislado, la funci´on es continua en un dicho punto (Ver postulado).
iii) Justicando calicar como Verdadero o Falso : limx →0
f (x) = f (0)
Soluci´on:
Lo que se quiere vericar es que f sea continua en x = 0, y al ser un punto aislado, se sabe que la funci´ on śı escontinua en dicho punto (Ver postulado).
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La proposici ón es VERDADERA
6) Determine, de ser posible, a, b ∈ R para que la funcion f dada por
f (x) =
2
−x2 x < 1
ax 2 + bx x ∈ [1, 2]x2 −4 x > 2
sea continua en R
Soluci´on:
Para que la funci´on sea continua en R , debe de ser continua en x = 1 y en x = 2
limx →1− f (x) = limx →1+ f (x) = f (1) ∧ limx →2− f (x) = limx →2+ f (x) = f (2)lim
x →1−2 −x2 = limx →1+ ax
2 + bx = a + b
1 = a + b
limx →2−
ax 2 + bx = limx →2+
x2 −4 = 4 a + 2 b0 = 4 a + 2 b ⇒ b = −2aa −2a = 1 ⇒ a = −1 ∧ b = 2
7) Construya de ser posible una funci´ on f continua exactamente en R \{3} tal que la composici´ onfof sea continua en R .
Soluci´on:
Sea f (x) =4 x ≥ 33 x < 3
f no es continua en x = 3, ya que limx →3−
f (x) = limx →3+ f (x)
fof =3 f (x)
≥ 3
2 f (x) < 3
f nunca es menor a 3, por lo tanto:
fof = 3
Por lo tanto f of es continua en R
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6 Teorema de Bolzano
1) Calique cada una de las siguientes proposiciones como VERDADERA o FALSA. Justiquesu respuesta.
a) La ecuación: 3x2 + ln(x) −2 = 0 tiene al menos una soluci´ on en 12 , 32
Soluci´on:
Sea f (x) = 3 x2 + ln(x) −2f (x) es una funci ón continua ya que es la suma de tres funciones continuas, por lo tanto podemos utilizar elTeorema de Bolzano (valor intermedio) para lo cual se debe cumplir que f 12 sea de signo opuesto a f
32 .
f 12 = 34 + ln
12 −2 = −54 + ln 12
f 32 = 27
4 + ln32 −2 = 194 + ln 32
ln 12
< 0
−54 + ln 12 < −54ln 32 > 0
ln 32 + 19
4 > 19
4
f 12 es negativo, mientras que f 32 es positivo, por lo tanto f tiene al menos una soluci´on en el intervalo
12 ,
32
La proposici ón es VERDADERA
2) Sea P (x) = αx 2 −(α −1)x, donde α < −1. Demostrar que P (x) tiene una ráız en el intervalo [1,2]
Soluci´on:
Ya que P (x) es un polinomio, es una funci´on continua, por lo tanto podemos utilizar el Teorema de Bolzano(valor intermedio) para lo cual se debe cumplir que P (1)P (2) < 0, es decir, P (1) debe de ser de signo opuestoa P (2) para que P (x) tenga al menos una cero en dicho intervalo.
P (1) = α −(α −1) = 1P (2) = 4 α
−2α + 2 = 2 α + 2
α < −12α < −22α + 2 < 0
P (1)P (2) = (1)(2 α + 2) < 0
Por lo tanto P (x) tiene al menos una ráız en el intervalo [1,2]
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3) La ecuaci´ on 2x = 2 −2x tiene al menos una soluci´ on en [0, 1]
Soluci´on:
Sea f (x) = 2 x −2 + 2 x, ahora debemos vericar que f tenga al menos un cero en [0,1]f (x) es una funci ón continua ya que es la suma de tres funciones continuas, por lo tanto podemos utilizar elTeorema de Bolzano (valor intermedio) para lo cual se debe cumplir que f (0) sea de signo opuesto a f (1).
f (0) = 1 −2 = −1f (1) = 2 −2 + 2 = 2f (0) es de signo opuesto que f (1), por lo tanto f tiene al menos una soluci´on en el intervalo [0 , 1]
La proposici ón es VERDADERA
4) Sea f (x) = 3 cos3(x)
− 2x
− 2, x
∈ R . Demuestre que por lo menos una de las ráıces de f se
encuentra en el intervalo [0, 1].
Soluci´on:
f (x) es una funci ón continua ya que es la suma de tres funciones continuas, por lo tanto podemos utilizar elTeorema de Bolzano (valor intermedio) para lo cual se debe cumplir que f (0) sea de signo opuesto a f (1).
f (0) = 3 −2 = 1f (1) = 3 cos3(1) −4
cos(1) ≤ 13cos3(1) ≤ 33cos3(1) −4 ≤ −1f (1) ≤ −1f (0) es de signo opuesto que f (1), por lo tanto f tiene al menos una soluci´on en el intervalo [0 , 1]