Límites
El límite describe a qué valor se acerca una función cuando x se acerca a un punto o crece sin tope. Aprende la idea de límite, los límites laterales, las indeterminaciones, los límites en el infinito y la continuidad.
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El límite de una función f(x) cuando x tiende a un valor a es el número L al que se acerca f(x) cuando x se acerca a a, sin necesidad de que x llegue a valer a. Se escribe limx→a f(x) = L. Por ejemplo, la función f(x) = (x² − 1) / (x − 1) no está definida en x = 1, pero cuando x se acerca a 1 sus valores se acercan a 2, así que el límite es 2.
La página explica la idea de límite con una tabla de valores, los límites laterales, cómo calcular límites por sustitución, las indeterminaciones (0/0, ∞/∞ y ∞ − ∞), los límites en el infinito y las asíntotas, y la continuidad de una función, con ejemplos resueltos y ejercicios con soluciones. Antes conviene dominar la factorización. En alemán: Folgen und Grenzwerte.
La idea de límite
Para entender qué significa, se prueba con valores de x cada vez más cercanos a 1 por los dos lados, para f(x) = (x² − 1) / (x − 1):
| x | 0,9 | 0,99 | 0,999 | 1 | 1,001 | 1,01 | 1,1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| f(x) | 1,9 | 1,99 | 1,999 | no existe | 2,001 | 2,01 | 2,1 |
Los valores se acercan a 2 por los dos lados, aunque en x = 1 la función no esté definida (hay una división entre 0). Como (x² − 1) = (x − 1)(x + 1), para x distinto de 1 resulta f(x) = x + 1: la gráfica es la recta y = x + 1 con un «agujero» en el punto (1, 2).
Límites laterales
El límite por la izquierda (x → a⁻) considera valores menores que a, y el límite por la derecha (x → a⁺) valores mayores. El límite existe solo si los dos son iguales.
Cálculo de límites por sustitución
Si f es un polinomio, una fracción cuyo denominador no se anula o una raíz de un valor positivo, el límite se calcula sustituyendo x por a.
Indeterminaciones
Si al sustituir sale 0/0, ∞/∞ o ∞ − ∞, no se puede decidir directamente: hay que transformar la expresión.
La indeterminación 0/0
Se factoriza numerador y denominador y se simplifica el factor que se anula, o se multiplica por el conjugado si hay raíces.
Límites en el infinito
Estudian qué ocurre cuando x crece sin límite (x → ∞) o decrece sin límite (x → −∞). Para un cociente de polinomios, se divide numerador y denominador entre la mayor potencia de x, o se comparan los grados:
| Grados | Límite | Ejemplo |
|---|---|---|
| grado numerador < grado denominador | 0 | (4x + 1) / (x² + 3) → 0 |
| mismo grado | cociente de coeficientes principales | (3x² + 2x) / (x² − 1) → 3 |
| grado numerador > grado denominador | ∞ o −∞ | (x³) / (x² + 1) → ∞ |
Otro límite importante es limx→∞ (1 + 1/x)x = e ≈ 2,71828, el número de la función exponencial.
Límites infinitos y asíntotas
Si, al acercarse x a un valor a, f(x) crece sin límite, el límite es ∞ (o −∞) y la recta x = a es una asíntota vertical. Si el límite en el infinito es un número L, la recta y = L es una asíntota horizontal.
Continuidad
Una función es continua en x = a si existe f(a), existe el límite cuando x → a y los dos coinciden: limx→a f(x) = f(a). Gráficamente, se puede dibujar sin levantar el lápiz. Las funciones polinómicas son continuas en todos los puntos. Tipos de discontinuidad:
- Evitable: el límite existe, pero f(a) no existe o es distinto. Se «arregla» redefiniendo f(a).
- De salto: los límites laterales existen y son distintos.
- Infinita: algún límite lateral es ∞ o −∞ (asíntota vertical).
Errores frecuentes
- Pensar que el límite es el valor de la función en el punto: puede no coincidir o no existir.
- Dar un resultado «0/0» o «∞/∞»: son indeterminaciones, no valores.
- Simplificar sumandos al resolver 0/0: solo se simplifican factores.
- Olvidar mirar los dos lados: si los límites laterales son distintos, el límite no existe.
- Confundir el límite en el infinito con el valor en un punto.
- Escribir ∞ como si fuera un número que se pueda restar de sí mismo.
Ejercicios con soluciones
Preguntas frecuentes
¿Qué es un límite?
El valor al que se acerca una función cuando la variable se acerca a un punto (o crece sin tope), sin que la variable tenga que llegar a valer ese punto.
¿Qué son los límites laterales?
Los límites cuando x se acerca al punto solo por la izquierda o solo por la derecha. Si son distintos, el límite no existe. Mira el ejemplo.
¿Qué es una indeterminación?
Una expresión como 0/0, ∞/∞ o ∞ − ∞ que no se puede evaluar directamente y exige transformar la función antes de calcular el límite.
¿Cómo se calculan los límites en el infinito?
Con un cociente de polinomios se comparan los grados del numerador y del denominador. Está en la tabla.
¿Cuándo es continua una función?
En un punto a es continua si existe f(a), existe el límite y los dos coinciden.
¿Qué es una asíntota?
Una recta a la que la gráfica se acerca tanto como se quiera: vertical (x = a), horizontal (y = L) u oblicua.
Sigue aprendiendo
- Tema anterior: trigonometría.
- Siguiente tema: derivadas, que se definen con un límite.
- Repaso: álgebra y función exponencial.
- En alemán: Folgen und Grenzwerte.
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