Objetivos de aprendizaje
En esta sección, podrá:
- Hallar el límite de una suma, una diferencia y un producto.
- Hallar el límite de un polinomio.
- Hallar el límite de una potencia o una raíz.
- Hallar el límite de un cociente.
Considere la función racional
La función se puede factorizar de la siguiente manera:
¿Esto significa que la función es lo mismo que la función
La respuesta es no. La función no tiene en su dominio, pero sí lo tiene. Gráficamente, observamos que hay un agujero en el gráfico de en como se muestra en la Figura 1 y no hay tal agujero en el gráfico de como se muestra en la Figura 2.
Entonces, ¿estas dos funciones diferentes también tienen límites diferentes a medida que se acerca a 7?
No necesariamente. Recuerde que al determinar el límite de una función a medida que se acerca a lo que importa es si la salida se acerca a un número real a medida que nos acercamos a La existencia de un límite no depende de lo que ocurra cuando es igual a
Mire de nuevo la Figura 1 y la Figura 2. Observe que en ambos gráficos, a medida que se acerca a 7, los valores de salida se acercan a 8. Esto significa que
Recuerde que cuando se determina un límite, la preocupación es lo que ocurre cerca de no en En esta sección utilizaremos una variedad de métodos, como reescribir funciones por factorización, para evaluar el límite. Estos métodos nos permitirán verificar formalmente lo que antes conseguíamos por intuición.
Hallar el límite de una suma, una diferencia y un producto
Graficar una función o explorar una tabla de valores para determinar un límite puede ser engorroso y llevar mucho tiempo. Cuando es posible, es más eficiente utilizar las propiedades de los límites, lo cual es una colección de teoremas para hallar límites.
Conocer las propiedades de los límites nos permite calcularlos directamente. Podemos sumar, restar, multiplicar y dividir los límites de las funciones como si estuviéramos realizando las operaciones sobre las propias funciones para hallar el límite del resultado. Del mismo modo, podemos hallar el límite de una función elevada a una potencia llevando el límite a esa potencia. También podemos hallar el límite de la raíz de una función tomando la raíz del límite. Utilizando estas operaciones sobre los límites, podemos hallar los límites de funciones más complejas hallando los límites de sus funciones componentes más simples.
Propiedades de los límites
Supongamos que y representan números reales, y y son funciones, de manera que y Para los límites que existen y son finitos, las propiedades de los límites se resumen en la Tabla 1
Constante k | |
Constante por una función | |
Suma de funciones | |
Diferencia de funciones | |
Producto de funciones | |
Cociente de funciones | |
Función elevada a un exponente | donde es un número entero positivo |
raíz enésima de una función, donde n es un número entero positivo | |
Función polinómica |
Ejemplo 1
Evaluar el límite de una función de forma algebraica
Evalúe
Solución
Inténtelo #1
Evalúe el siguiente límite:
Hallar el límite de un polinomio
No todas las funciones o sus límites implican una simple suma, resta o multiplicación. Algunos pueden incluir polinomios. Recordemos que un polinomio es una expresión que consiste en la suma de dos o más términos, cada uno de los cuales está formado por una constante y una variable elevada a una potencia entera no negativa. Para hallar el límite de una función polinómica, podemos encontrar los límites de cada uno de los términos de la función y luego sumarlos. Además, el límite de una función polinómica a medida que se acerca a equivale a evaluar simplemente la función para .
Cómo
Dada una función que contiene un polinomio, halle su límite.
- Utilice las propiedades de los límites para descomponer el polinomio en términos individuales.
- Halle los límites de los términos individuales.
- Sume los límites.
- Alternativamente, evalúe la función para .
Ejemplo 2
Evaluar el límite de una función de forma algebraica
Evalúe
Solución
Inténtelo #2
Evalúe
Ejemplo 3
Evaluar el límite de un polinomio de forma algebraica
Evalúe
Solución
Inténtelo #3
Evalúe el siguiente límite:
Hallar el límite de una potencia o una raíz
Cuando un límite incluye una potencia o una raíz, necesitamos otra propiedad que nos permita evaluarlo. El cuadrado del límite de una función es igual al límite del cuadrado de la función; lo mismo ocurre con las potencias superiores. Asimismo, la raíz cuadrada del límite de una función es igual al límite de la raíz cuadrada de la función; lo mismo ocurre con las raíces superiores.
Ejemplo 4
Evaluar el límite de una potencia
Evalúe
Solución
Tomaremos el límite de la función a medida cuando se acerca a 2 y elevaremos el resultado a la 5.ª potencia.
Inténtelo #4
Evalúe el siguiente límite:
Preguntas y respuestas
Si no podemos aplicar directamente las propiedades de un límite, por ejemplo en , ¿podemos aún determinar el límite de la función a medida que se acerca a ?
Sí. Algunas funciones se pueden reordenar algebraicamente de modo que se pueda evaluar el límite de una forma equivalente simplificada de la función.
Hallar el límite de un cociente
Hallar el límite de una función expresada como cociente puede ser más complicado. A menudo, tenemos que reescribir la función algebraicamente antes de aplicar las propiedades de un límite. Si el denominador se evalúa a 0 cuando aplicamos las propiedades de un límite directamente, debemos reescribir el cociente en una forma diferente. Un enfoque es escribir el cociente en forma factorizada y simplificar.
Cómo
Dado el límite de una función en forma de cociente, utilice la factorización para evaluarla.
- Factorice completamente el numerador y el denominador.
- Simplifique dividiendo los factores comunes al numerador y al denominador.
- Evalúe el límite resultante, y recuerde utilizar el dominio correcto.
Ejemplo 5
Evaluar el límite de un cociente mediante factorización
Evalúe
Solución
Factorice cuando sea posible, y simplifique.
Análisis
Cuando el límite de una función racional no se puede evaluar directamente, las formas factorizadas del numerador y del denominador se pueden simplificar a un resultado que puede ser evaluado.
Observe que la función
es equivalente a la función
Observe que el límite existe aunque la función no esté definida en
Inténtelo #5
Evalúe el siguiente límite:
Ejemplo 6
Evaluar el límite de un cociente hallando el mínimo común denominador
Evalúe
Solución
Halle el mínimo común denominador para los denominadores de los dos términos del numerador y convierta ambas fracciones para que tengan el mínimo común denominador como denominador.
Análisis
Cuando se determina el límite de una función racional que tiene términos sumados o restados en el numerador o en el denominador, el primer paso es hallar el denominador común de los términos sumados o restados; luego, convertir ambos términos para que tengan ese denominador o simplificar la función racional multiplicando numerador y denominador por el mínimo común denominador. Luego compruebe si el numerador y el denominador resultantes tienen algún factor común.
Inténtelo #6
Evalúe
Cómo
Dado un límite de una función que contiene una raíz, utilice un conjugado para evaluar.
- Si el cociente dado no está en forma indeterminada evalúe directamente.
- En caso contrario, reescriba la suma (o diferencia) de dos cocientes como un único cociente, utilizando el mínimo común denominador.
- Si el numerador incluye una raíz, racionalice el numerador; multiplique el numerador y el denominador por el conjugado del numerador. Recordemos que son conjugados.
- Simplifique.
- Evalúe el límite resultante.
Ejemplo 7
Evaluar un límite que contiene una raíz mediante un conjugado
Evalúe
Solución
Análisis
Al determinar un límite de una función con una raíz como uno de los dos términos en los que no podemos evaluar directamente, piense en multiplicar el numerador y el denominador por el conjugado de los términos.
Inténtelo #7
Evalúe el siguiente límite:
Ejemplo 8
Evaluar el límite de un cociente de una función mediante factorización
Evalúe
Solución
Análisis
Multiplicar por un conjugado ampliaría el numerador; busque en cambio factores en el numerador. El cuatro es un cuadrado perfecto por lo que el numerador tiene la forma
y se puede factorizar como
Inténtelo #8
Evalúe el siguiente límite:
Cómo
Dado un cociente con valores absolutos, evalúe su límite.
- Intente factorizar o calcular el mínimo común denominador.
- Si no se puede hallar el límite, elija varios valores cercanos y a ambos lados de la entrada donde la función es indefinida.
- Utilice las pruebas numéricas para calcular los límites de ambos lados.
Ejemplo 9
Evaluar el límite de un cociente con valores absolutos
Evalúe
Solución
La función es indefinida en así que probaremos valores cercanos a 7 por la izquierda y por la derecha.
Límite por la izquierda:
Límite por la derecha:
Como los límites izquierdo y derecho no son iguales, no hay límite.
Inténtelo #9
Evalúe
Media
Acceda al siguiente recurso en línea para obtener instrucciones adicionales y practicar con las propiedades de los límites.
12.2 Ejercicios de sección
Verbales
Cuando se utiliza la sustitución directa para evaluar el límite de una función racional a medida que se acerca a y el resultado es ¿esto significa que el límite de no existe?
Algebraicos
En los siguientes ejercicios, evalúe los límites algebraicamente.
Para el siguiente ejercicio, utilice la información dada para evaluar los límites: .
En los siguientes ejercicios, evalúe los siguientes límites.
En los siguientes ejercicios, calcule la tasa media de cambio
Gráficos
En los siguientes ejercicios, consulte la Figura 5.
¿Cuál es el límite derecho de la función a medida que se acerca a 0?
Aplicaciones en el mundo real
La función de posición da la posición de un proyectil como una función de tiempo. Halle la velocidad media (tasa media de cambio) en el intervalo .
La altura de un proyectil está dada por Halle la tasa media de cambio de la altura de segundo a segundos.
La cantidad de dinero en una cuenta después de años calculada continuamente a un interés del 4,25 % está dada por la fórmula donde es la cantidad inicial invertida. Halle la tasa media de cambio del saldo de la cuenta de año a años si la cantidad inicial invertida es de 1.000,00 dólares.