4.6: Límites al infinito y asíntotas
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
- Calcular el límite de una función a medida quex aumenta o disminuye sin límite.
- Reconocer una asíntota horizontal en la gráfica de una función.
- Estimar el comportamiento final de una función a medida quex aumenta o disminuye sin límite.
- Reconocer una asíntota oblicua en la gráfica de una función.
- Analizar una función y sus derivadas para dibujar su gráfica.
Hemos mostrado cómo usar la primera y segunda derivada de una función para describir la forma de una gráfica. Para graficar una funciónf definida en un dominio ilimitado, también necesitamos conocer el comportamiento def asx→±∞. En esta sección, definimos límites al infinito y mostramos cómo estos límites afectan la gráfica de una función. Al final de esta sección, esbozamos una estrategia para graficar una función arbitrariaf.
Comenzamos examinando lo que significa para una función tener un límite finito en el infinito. Luego estudiamos la idea de una función con un límite infinito en el infinito. De vuelta en Introducción a Funciones y Gráficas, observamos asíntotas verticales; en esta sección tratamos asíntotas horizontales y oblicuas.
Límites en el infinito y asíntotas horizontales
Recordemos quelimx→af(x)=L los mediosf(x) se vuelven arbitrariamente cercanos aL siempre y cuandox esté suficientemente cerca dea. Podemos extender esta idea a límites al infinito. Por ejemplo, considere la funciónf(x)=2+1x. Como se puede observar gráficamente en la Figura4.6.1 y numéricamente en la Tabla4.6.1, a medida que los valores de sex hacen mayores, los valores def(x) aproximación2. Decimos el límite comox aproximaciones∞ def(x) es2 y escribimoslimx→∞f(x)=2. De igual manera, parax<0, a medida que los valores se|x| hacen mayores, los valores def(x) aproximación2. Decimos el límite comox aproximaciones−∞ def(x) es2 y escribimoslimx→−∞f(x)=2.

x | 10 | 100 | 1,000 | 10,000 |
---|---|---|---|---|
2+1x | 2.1 | 2.01 | 2.001 | 2.0001 |
x | −10 | −100 | −1000 | −10,000 |
2+1x | 1.9 | 1.99 | 1.999 | 1.9999 |
De manera más general, para cualquier funciónf, decimos que el límite a partirx→∞ def(x) esL sif(x) se vuelve arbitrariamente cercano aL siempre y cuandox sea suficientemente grande. En ese caso, escribimoslimx→∞f(x)=L. De igual manera, decimos que el límite a partirx→−∞ def(x) esL sif(x) se vuelve arbitrariamente cercano alL tiempox<0 y|x| es suficientemente grande. En ese caso, escribimoslimx→−∞f(x)=L. Ahora nos fijamos en la definición de una función que tiene un límite en el infinito.
Si los valores def(x) llegar a ser arbitrariamente cercanos aL comox se vuelve suficientemente grande, decimos que la funciónf tiene un límite en el infinito y escribimos
limx→∞f(x)=L.
Si los valores def(x) se vuelven arbitrariamente cercanos aL forx<0 como|x| se vuelve suficientemente grande, decimos que la funciónf tiene un límite en el infinito negativo y escribimos
limx→−∞f(x)=L.
Si los valoresf(x) se acercan arbitrariamente a algún valor finitoL comox→∞ ox→−∞, la gráfica def se acerca a la líneay=L. En ese caso, la líneay=L es una asíntota horizontal def (Figura4.6.2). Por ejemplo, para la funciónf(x)=1x, ya quelimx→∞f(x)=0, la líneay=0 es una asíntota horizontal def(x)=1x.

Silimx→∞f(x)=L olimx→−∞f(x)=L, decimos que la líneay=L es una asíntota horizontal def.
Una función no puede cruzar una asíntota vertical porque la gráfica debe acercarse al infinito (o−∞) desde al menos una dirección cuando sex acerca a la asíntota vertical. Sin embargo, una función puede cruzar una asíntota horizontal. De hecho, una función puede cruzar una asíntota horizontal un número ilimitado de veces. Por ejemplo, la funciónf(x)=cosxx+1 mostrada en la Figura4.6.3 cruza la asíntota horizontaly=1 un número infinito de veces a medida que oscila alrededor de la asíntota con amplitud siempre decreciente.

Las leyes algebraicas de límite y el teorema de squeeze que introdujimos en Introducción a los límites también se aplican a los límites al infinito. Ilustramos cómo usar estas leyes para computar varios límites al infinito.
Para cada una de las siguientes funcionesf, evaluarlimx→∞f(x) ylimx→−∞f(x). Determinar las asíntotas horizontales paraf.
- f(x)=5−2x2
- f(x)=sinxx
- f(x)=tan−1(x)
Solución
a. Usando las leyes de límite algebraico, tenemos
limx→∞(5−2x2)=limx→∞5−2(limx→∞1x)⋅(limx→∞1x)=5−2⋅0=5.
De igual manera,limx→−∞f(x)=5. Por lo tanto,f(x)=5−2x2 tiene una asíntota horizontaly=5 yf se acerca a esta asíntota horizontalx→±∞ como se muestra en la siguiente gráfica.

b. ya que−1≤sinx≤1 para todosx, tenemos
−1x≤sinxx≤1x
para todosx≠0. También, desde
limx→∞−1x=0=limx→∞1x,
podemos aplicar el teorema squeeze para concluir que
limx→∞sinxx=0.
Del mismo modo,
limx→−∞sinxx=0.
Así,f(x)=sinxx tiene una asíntota horizontaly=0 yf(x) se acerca a esta asíntota horizontalx→±∞ como se muestra en la siguiente gráfica.

c. Evaluarlimx→∞tan−1(x) ylimx→−∞tan−1(x), primero consideramos la gráfica dey=tan(x) sobre el intervalo\left(−\frac{π}{2},\frac{π}{2}\right) como se muestra en la siguiente gráfica.

Desde
\displaystyle \lim_{x→\tfrac{π}{2}^−}\tan x=∞,
se deduce que
\displaystyle \lim_{x→∞}\tan^{−1}(x)=\frac{π}{2}.
Del mismo modo, dado que
\displaystyle \lim_{x→-\tfrac{π}{2}^+}\tan x=−∞,
se deduce que
\displaystyle \lim_{x→−∞}\tan^{−1}(x)=−\frac{π}{2}.
Como resultado,y=\frac{π}{2} yy=−\frac{π}{2} son asíntotas horizontales def(x)=\tan^{−1}(x) como se muestra en la siguiente gráfica.

Evaluar\displaystyle \lim_{x→−∞}\left(3+\frac{4}{x}\right) y\displaystyle \lim_{x→∞}\left(3+\dfrac{4}{x}\right). Determinar las asíntotas horizontales def(x)=3+\frac{4}{x}, si las hubiere.
- Pista
-
\displaystyle \lim_{x→±∞}\frac{1}{x}=0
- Contestar
-
Ambos límites son3. La líneay=3 es una asíntota horizontal.
Límites infinitos en el infinito
A veces los valores de una funciónf se vuelven arbitrariamente grandes comox→∞ (o comox→−∞). En este caso, escribimos\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=∞ (o\displaystyle \lim_{x→−∞}f(x)=∞). Por otro lado, si los valores def son negativos pero llegan a ser arbitrariamente grandes en magnitud comox→∞ (o comox→−∞), escribimos\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=−∞ (o\displaystyle \lim_{x→−∞}f(x)=−∞).
Por ejemplo, considere la funciónf(x)=x^3. Como se ve en Tabla\PageIndex{2} y Figura\PageIndex{8}, a medidax→∞ que los valoresf(x) se vuelven arbitrariamente grandes. Por lo tanto,\displaystyle \lim_{x→∞}x^3=∞. Por otro lado, asx→−∞, los valores def(x)=x^3 son negativos pero llegan a ser arbitrariamente grandes en magnitud. En consecuencia,\displaystyle \lim_{x→−∞}x^3=−∞.
x | 10 | 20 | 50 | 100 | 1000 |
---|---|---|---|---|---|
x^3 | 1000 | 8000 | 125,000 | 1,000,000 | 1,000,000,000 |
x | −10 | −20 | −50 | −100 | −1000 |
x^3 | −1000 | −8000 | −125.000 | −1,000,000 | −1,000,000,000 |

Decimos que una funciónf tiene un límite infinito en el infinito y escribimos
\lim_{x→∞}f(x)=∞. \nonumber
sif(x) se vuelve arbitrariamente grande parax suficientemente grande. Decimos que una función tiene un límite infinito negativo en el infinito y escribimos
\lim_{x→∞}f(x)=−∞. \nonumber
sif(x)<0 y|f(x)| se vuelve arbitrariamente grande parax suficientemente grande. Del mismo modo, podemos definir límites infinitos comox→−∞.
Definiciones formales
Anteriormente, utilizamos los términos arbitrariamente cerca, arbitrariamente grandes y suficientemente grandes para definir límites al infinito de manera informal. Aunque estos términos proporcionan descripciones precisas de los límites en el infinito, no son matemáticamente precisos. Aquí hay definiciones más formales de límites en el infinito. Luego analizamos cómo usar estas definiciones para probar resultados que involucran límites en el infinito.
Decimos que una funciónf tiene un límite al infinito, si existe un número realL tal que para todosε>0, existeN>0 tal que
|f(x)−L|<ε \nonumber
para todosx>N. en ese caso, escribimos
\lim_{x→∞}f(x)=L \nonumber

Anteriormente en esta sección, se utilizó evidencia gráfica en Figura\PageIndex{1} y evidencia numérica en Tabla\PageIndex{1} para concluir que\displaystyle \lim_{x→∞}\left(2+\frac{1}{x}\right)=2. Aquí utilizamos la definición formal de límite al infinito para probar rigurosamente este resultado.
Utilizar la definición formal de límite al infinito para demostrarlo\displaystyle \lim_{x→∞}\left(2+\frac{1}{x}\right)=2.
Solución
Vamosε>0. a dejarN=\frac{1}{ε}. Por lo tanto, para todosx>N, tenemos
\left|2+\frac{1}{x}−2\right|=\left|\frac{1}{x}\right|=\frac{1}{x}<\frac{1}{N}=ε \nonumber
Utilizar la definición formal de límite al infinito para demostrarlo\displaystyle \lim_{x→∞}\left(3-\frac{1}{x^2}\right)=3.
- Insinuación
-
VamosN=\frac{1}{\sqrt{ε}}.
- Contestar
-
Vamosε>0. a dejarN=\frac{1}{\sqrt{ε}}. Por lo tanto, por todox>N, lo que tenemos
\Big|3−\frac{1}{x^2}−3\Big|=\frac{1}{x^2}<\frac{1}{N^2}=ε \nonumber
Por lo tanto,\displaystyle \lim_{x→∞}(3−1/x^2)=3.
Ahora dirigimos nuestra atención a una definición más precisa para un límite infinito en el infinito.
Decimos que una funciónf tiene un límite infinito en el infinito y escribir
\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=∞
si por todosM>0, existeN>0 tal que
f(x)>M
para todosx>N (ver Figura\PageIndex{10}).
Decimos que una función tiene un límite infinito negativo en el infinito y escribimos
\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=−∞
si por todosM<0, existeN>0 tal que
f(x)<M
para todosx>N.
Del mismo modo podemos definir límites comox→−∞.

Anteriormente, se utilizó evidencia gráfica (Figura\PageIndex{8}) y evidencia numérica (Tabla\PageIndex{2}) para concluir que\displaystyle \lim_{x→∞}x^3=∞. Aquí utilizamos la definición formal de límite infinito al infinito para probar ese resultado.
Usa la definición formal de límite infinito en el infinito para demostrar que\displaystyle \lim_{x→∞}x^3=∞.
Solución
VamosM>0. a dejarN=\sqrt[3]{M}. Entonces, para todosx>N, tenemos
x^3>N^3=(\sqrt[3]{M})^3=M.
Por lo tanto,\displaystyle \lim_{x→∞}x^3=∞.
Usa la definición formal de límite infinito en el infinito para demostrar que\displaystyle \lim_{x→∞}3x^2=∞.
- Insinuación
-
VamosN=\sqrt{\frac{M}{3}}.
- Contestar
-
VamosM>0. a dejarN=\sqrt{\frac{M}{3}}. Entonces, por todox>N, lo que tenemos
3x^2>3N^2=3\left(\sqrt{\frac{M}{3}}\right)^2=\frac{3M}{3}=M
Comportamiento final
El comportamiento de una función comox→±∞ se llama el comportamiento final de la función. En cada uno de los extremos de la función, la función podría exhibir uno de los siguientes tipos de comportamiento:
- La funciónf(x) se aproxima a una asíntota horizontaly=L.
- La funciónf(x)→∞ of(x)→−∞.
- La función no se acerca a un límite finito, ni se acerca∞ ni−∞. En este caso, la función puede tener algún comportamiento oscilatorio.
Consideremos varias clases de funciones aquí y veamos los diferentes tipos de comportamientos finales para estas funciones.
Comportamiento final para funciones polinomiales
Considere la función powerf(x)=x^n donden es un entero positivo. De Figura\PageIndex{11} y Figura\PageIndex{12}, vemos que
\lim_{x→∞}x^n=∞;\;n=1,2,3,… \nonumber
y
\lim_{x→−∞}x^n=\begin{cases}∞, & n=2,4,6,…\\−∞, & n=1,3,5,….\end{cases} \nonumber


Utilizando estos hechos, no es difícil de evaluar\displaystyle \lim_{x→∞}cx^n y\displaystyle \lim_{x→−∞}cx^n, dondec está cualquier constante yn es un entero positivo. Sic>0, la gráfica dey=cx^n es un estiramiento vertical o compresión dey=x^n, y por lo tanto
\displaystyle \lim_{x→∞}cx^n=\lim_{x→∞}x^ny\displaystyle \lim_{x→−∞}cx^n=\lim_{x→−∞}x^n sic>0.
Sic<0, la gráfica dey=cx^n es un estiramiento vertical o compresión combinada con una reflexión alrededor delx eje, y por lo tanto
\displaystyle \lim_{x→∞}cx^n=−\lim_{x→∞}x^ny\displaystyle \lim_{x→−∞}cx^n=−\lim_{x→−∞}x^n sic<0.
Sic=0,y=cx^n=0, en cuyo caso\displaystyle \lim_{x→∞}cx^n=0=\lim_{x→−∞}cx^n.
Para cada funciónf, evaluar\displaystyle \lim_{x→∞}f(x) y\displaystyle \lim_{x→−∞}f(x).
- f(x)=−5x^3
- f(x)=2x^4
Solución
- Dado que el coeficiente dex^3 es−5, la gráfica def(x)=−5x^3 implica un estiramiento vertical y reflexión de la gráfica dey=x^3 alrededor delx eje -eje. Por lo tanto,\displaystyle \lim_{x→∞}(−5x^3)=−∞ y\displaystyle \lim_{x→−∞}(−5x^3)=∞.
- Dado que el coeficiente dex^4 es2, la gráfica def(x)=2x^4 es un estiramiento vertical de la gráfica dey=x^4. Por lo tanto,\displaystyle \lim_{x→∞}2x^4=∞ y\displaystyle \lim_{x→−∞}2x^4=∞.
Vamosf(x)=−3x^4. Encuentra\displaystyle \lim_{x→∞}f(x).
- Insinuación
-
El coeficiente−3 es negativo.
- Contestar
-
−∞
Ahora vemos cómo los límites en el infinito para las funciones de potencia se pueden usar\displaystyle \lim_{x→±∞}f(x) para determinar para cualquier función polinómicaf. Considerar una función polinómica
f(x)=a_nx^n+a_{n−1}x^{n−1}+…+a^1x+a^0 \nonumber
de gradon≥1 para quea_n≠0.
Factoring, vemos que
f(x)=a_nx^n\left(1+\frac{a_{n−1}}{a_n}\frac{1}{x}+…+\frac{a_1}{a_n}\frac{1}{x^{n−1}}+\frac{a_0}{a_n}\frac{1}{x^n}\right). \nonumber
Comox→±∞, todos los términos dentro de los paréntesis se acercan a cero excepto el primer término. Concluimos que
\lim_{x→±∞}f(x)=\lim_{x→±∞}a_nx^n. \nonumber
Por ejemplo, la funciónf(x)=5x^3−3x^2+4 se comportag(x)=5x^3x→±∞ como se muestra en Figura\PageIndex{13} y Tabla\PageIndex{3}.

x | 10 | 100 | 1000 |
---|---|---|---|
f(x)=5x^3−3x^2+4 | 4704 | 4,970,004 | 4,997,000,004 |
g(x)=5x^3 | 5000 | 5,000,000 | 5,000,000,000 |
x | −10 | −100 | −000 |
f(x)=5x^3−3x^2+4 | −5296 | −5.029.996 | −5,002,999,996 |
g(x)=5x^3 | −5000 | −5,000,000 | −5,000,000,000 |
Comportamiento final para funciones algebraicas
El comportamiento final para funciones racionales y funciones que involucran radicales es un poco más complicado que para polinomios. En Ejemplo\PageIndex{5}, mostramos que los límites al infinito de una función racionalf(x)=\dfrac{p(x)}{q(x)} dependen de la relación entre el grado del numerador y el grado del denominador. Para evaluar los límites al infinito para una función racional, dividimos el numerador y el denominador por el poder más alto dex aparecer en el denominador. Esto determina qué término en la expresión general domina el comportamiento de la función a grandes valores dex.
Para cada una de las siguientes funciones, determine los límites comox→∞ yx→−∞. Luego, use esta información para describir el comportamiento final de la función.
- f(x)=\dfrac{3x−1}{2x+5}(Nota: El grado del numerador y el denominador son los mismos.)
- f(x)=\dfrac{3x^2+2x}{4x^3−5x+7}(Nota: El grado de numerador es menor que el grado del denominador.)
- f(x)=\dfrac{3x^2+4x}{x+2}(Nota: El grado del numerador es mayor que el grado del denominador.)
Solución
a. El poder más alto dex en el denominador esx. Por lo tanto, dividiendo el numerador y el denominador porx y aplicando las leyes de límite algebraicas, vemos que
\begin{align*} \lim_{x→±∞}\frac{3x−1}{2x+5} &=\lim_{x→±∞}\frac{3−1/x}{2+5/x} \\[4pt] &=\frac{\lim_{x→±∞}(3−1/x)}{\lim_{x→±∞}(2+5/x)} \\[4pt] &=\frac{\lim_{x→±∞}3−\lim_{x→±∞}1/x}{\lim_{x→±∞}2+\lim_{x→±∞}5/x} \\[4pt] &=\frac{3−0}{2+0}=\frac{3}{2}. \end{align*}
Ya que\displaystyle \lim_{x→±∞}f(x)=\frac{3}{2}, sabemos quey=\frac{3}{2} es una asíntota horizontal para esta función como se muestra en la siguiente gráfica.

b. Dado que el mayor poder dex aparecer en el denominador esx^3, dividir el numerador y el denominador porx^3. Después de hacerlo y aplicar leyes de límite algebraico, obtenemos
\lim_{x→±∞}\frac{3x^2+2x}{4x^3−5x+7}=\lim_{x→±∞}\frac{3/x+2/x^2}{4−5/x^2+7/x^3}=\frac{3\cdot 0+2\cdot 0}{4−5\cdot 0+7\cdot 0}=\frac{0}{4}=0. \nonumber
Por lo tanto,f tiene una asíntota horizontal dey=0 como se muestra en la siguiente gráfica.

c. Dividiendo el numerador y el denominador porx, tenemos
\displaystyle \lim_{x→±∞}\frac{3x^2+4x}{x+2}=\lim_{x→±∞}\frac{3x+4}{1+2/x}. \nonumber
Comox→±∞, se acerca el denominador1. Comox→∞, se acerca el numerador+∞. Comox→−∞, se acerca el numerador−∞. Por lo tanto\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=∞, mientras que\displaystyle \lim_{x→−∞}f(x)=−∞ como se muestra en la siguiente figura.

Evaluar\displaystyle \lim_{x→±∞}\frac{3x^2+2x−1}{5x^2−4x+7} y utilizar estos límites para determinar el comportamiento final def(x)=\dfrac{3x^2+2x−1}{5x^2−4x+7}.
- Insinuación
-
Dividir el numerador y el denominador porx^2.
- Contestar
-
\frac{3}{5}
Antes de continuar, considere la gráfica de quef(x)=\dfrac{3x^2+4x}{x+2} se muestra en la Figura\PageIndex{16}. Comox→∞ yx→−∞, la gráfica def aparece casi lineal. Aunque ciertamente nof es una función lineal, ahora investigamos por qué la gráfica def parece estar acercándose a una función lineal. Primero, usando división larga de polinomios, podemos escribir
f(x)=\frac{3x^2+4x}{x+2}=3x−2+\frac{4}{x+2}. \nonumber
Ya que\dfrac{4}{x+2}→0 comox→±∞, concluimos que
\lim_{x→±∞}(f(x)−(3x−2))=\lim_{x→±∞}\frac{4}{x+2}=0. \nonumber
Por lo tanto, la gráfica def se acerca a la líneay=3x−2 comox→±∞. Esta línea es conocida como asíntota oblicua paraf (Figura\PageIndex{17}).

Podemos resumir los resultados de Ejemplo\PageIndex{5} para hacer la siguiente conclusión con respecto al comportamiento final para funciones racionales. Considerar una función racional
f(x)=\frac{p(x)}{q(x)}=\frac{a_nx^n+a_{n−1}x^{n−1}+…+a_1x+a_0}{b_mx^m+b_{m−1}x^{m−1}+…+b_1x+b_0},\nonumber
dóndea_n≠0 yb_m≠0.
- Si el grado del numerador es el mismo que el grado del denominador(n=m), entoncesf tiene una asíntota horizontal dey=a_n/b_m comox→±∞.
- Si el grado del numerador es menor que el grado del denominador(n<m), entoncesf tiene una asíntota horizontal dey=0 asx→±∞.
- Si el grado del numerador es mayor que el grado del denominador(n>m), entoncesf no tiene una asíntota horizontal. Los límites en el infinito son infinitos positivos o negativos, dependiendo de los signos de los términos principales. Además, usando división larga, la función se puede reescribir comof(x)=\frac{p(x)}{q(x)}=g(x)+\frac{r(x)}{q(x)}, \nonumber donde el grado der(x) es menor que el grado deq(x). Como resultado,\displaystyle \lim_{x→±∞}r(x)/q(x)=0. Por lo tanto, los valores de[f(x)−g(x)] aproximación a cero comox→±∞. Si el grado dep(x) es exactamente uno más que el grado deq(x) (es decir,n=m+1), la funcióng(x) es una función lineal. En este caso, llamamosg(x) asíntota oblicua.
Ahora consideremos el comportamiento final para funciones que involucran a un radical.
Encuentre los límites comox→∞ yx→−∞ paraf(x)=\dfrac{3x−2}{\sqrt{4x^2+5}} y describa el comportamiento final def.
Solución
Usemos la misma estrategia que hicimos para las funciones racionales: dividir el numerador y el denominador por un poder dex. Para determinar el poder apropiado dex, considere la expresión\sqrt{4x^2+5} en el denominador. Desde
\sqrt{4x^2+5}≈\sqrt{4x^2}=2|x| \nonumber
para grandes valores dex en efectox aparece justo a la primera potencia en el denominador. Por lo tanto, dividimos el numerador y el denominador por|x|. Luego, usando el hecho de que|x|=xx>0, |x|=−x parax<0, y|x|=\sqrt{x^2} para todosx, calculamos los límites de la siguiente manera:
\ [\ begin {alinear*}\ lim_ {x→∞}\ frac {3x−2} {\ sqrt {4x^2+5}} &=\ lim_ {x→∞}\ frac {(1/|x|) (3x−2)} {(1/|x|)\ sqrt {4x^2+5}}\\ [4pt]
&=\ lim_ {x→∞}\ frac {(1/x) (3x−2)} {\ sqrt {(1/x^2) (4x^2+5)}}\\ [4pt]
&=\ lim_ {x→∞}\ frac {3−2/x} {\ sqrt {4+5/x^2}} =\ frac {3} {\ sqrt {4}} =\ frac {3} 2}\ final {alinear*}\]
\ [\ begin {alinear*}\ lim_ {x→−∞}\ frac {3x−2} {\ sqrt {4x^2+5}} &=\ lim_ {x→−∞}\ frac {(1/|x|) (3x−2)} {(1/|x|)\ sqrt {4x^2+5}}\\ [4pt]
&=\ lim_ {x→→→−∞}\ frac {(−1/x) (3x−2)} {\ sqrt {(1/x^2) (4x^2+5)}}\\ [4pt]
&=\ lim_ {x→−∞}\ frac {−3+2/x} {\ sqrt {4+5/x^2}} =\ frac {−3} {\ sqrt {4}} =\ frac {−3} {2}. \ end {alinear*}\]
Por lo tanto,f(x) se acerca a la asíntota horizontaly=\frac{3}{2} comox→∞ y a la asíntota horizontaly=−\frac{3}{2}x→−∞ como se muestra en la siguiente gráfica.

Evaluar\displaystyle \lim_{x→∞}\frac{\sqrt{3x^2+4}}{x+6}.
- Insinuación
-
Dividir el numerador y el denominador porx.
- Contestar
-
\sqrt{3}
Determinación del Comportamiento Final para Funciones Trascendentales
Las seis funciones trigonométricas básicas son periódicas y no se acercan a un límite finito ya quex→±∞. Por ejemplo,\sin x oscila entre 1 y −1 (Figura\PageIndex{19}). La función tangentex tiene un número infinito de asíntotas verticales ya quex→±∞; por lo tanto, no se acerca a un límite finito ni se acerca±∞x→±∞ como se muestra en la Figura\PageIndex{20}.


Recordemos que para cualquier baseb>0,\; b≠1, la funcióny=b^x es una función exponencial con dominio(−∞,∞) y rango(0,∞). Sib>1,\;y=b^x está aumentando sobre(−∞,∞). Si0<b<1, \; y=b^x es decreciente sobre(−∞,∞). Para la función exponencial naturalf(x)=e^x, \; e≈2.718>1. Por lo tanto,f(x)=e^x está aumentando(−∞,∞) y el rango es(0,∞). La función exponencialf(x)=e^x se aproxima∞ comox→∞ y se aproxima0x→−∞ como se muestra en Tabla\PageIndex{4} y Figura\PageIndex{21}.
x | −5 | −2 | 0 | 2 | 5 |
---|---|---|---|---|---|
e^x | 0.00674 | 0.135 | 1 | 7.389 | 148.413 |

Recordemos que la función logaritmo naturalf(x)=\ln(x) es la inversa de la función exponencial naturaly=e^x. Por lo tanto, el dominio def(x)=\ln(x) es(0,∞) y el rango es(−∞,∞). La gráfica def(x)=\ln(x) es el reflejo de la gráfica dey=e^x alrededor de la líneay=x. Por lo tanto,\ln(x)→−∞ comox→0^+ y\ln(x)→∞x→∞ como se muestra en la Figura\PageIndex{22} y Tabla\PageIndex{5}.
x | 0.01 | 0.1 | 1 | 10 | 100 |
---|---|---|---|---|---|
\ln(x) | −4.605 | −2.303 | 0 | 2.303 | 4.605 |

Encuentre los límites comox→∞ yx→−∞ paraf(x)=\dfrac{2+3e^x}{7−5e^x} y describa el comportamiento final def.
Solución
Para encontrar el límite comox→∞, dividir el numerador y denominador pore^x:
\begin{align*} \lim_{x→∞}f(x) &= \lim_{x→∞}\frac{2+3e^x}{7−5e^x} \\[4pt] &=\lim_{x→∞}\frac{(2/e^x)+3}{(7/e^x)−5.} \end{align*}
Como se muestra en la Figura\PageIndex{21},e^x→∞ comox→∞. Por lo tanto,
\displaystyle \lim_{x→∞}\frac{2}{e^x}=0=\lim_{x→∞}\frac{7}{e^x}.
Se concluye que\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=−\frac{3}{5}, y la gráfica def se acerca a la asíntota horizontaly=−\frac{3}{5} comox→∞. Para encontrar el límite comox→−∞, utilizar el hecho de quee^x→0 comox→−∞ para concluir que\displaystyle \lim_{x→-∞}f(x)=\frac{2}{7}, y por lo tanto la gráfica def(x) se acerca a la asíntota horizontal y=\frac{2}{7}comox→−∞.
Encuentra los límites comox→∞ yx→−∞ paraf(x)=\dfrac{3e^x−4}{5e^x+2}.
- Insinuación
-
\displaystyle \lim_{x→∞}e^x=∞y\displaystyle \lim_{x→-∞}e^x=0.
- Contestar
-
\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=\frac{3}{5}, \quad\lim_{x→−∞}f(x)=−2
Lineamientos para Dibujar la Gráfica de una Función
Ahora contamos con suficientes herramientas analíticas para dibujar gráficas de una amplia variedad de funciones algebraicas y trascendentales. Antes de mostrar cómo graficar funciones específicas, veamos una estrategia general para usar al graficar cualquier función.
Dada una funciónf, utilice los siguientes pasos para esbozar una gráfica def:
- Determinar el dominio de la función.
- Localice las intercepcionesx - yy -intercepciones.
- \displaystyle \lim_{x→−∞}f(x)Evaluar\displaystyle \lim_{x→∞}f(x) y determinar el comportamiento final. Si alguno de estos límites es un número finitoL, entoncesy=L es una asíntota horizontal. Si alguno de estos límites es∞ o−∞, determinar sif tiene una asíntota oblicua. Sif es una función racional tal quef(x)=\dfrac{p(x)}{q(x)}, donde el grado del numerador es mayor que el grado del denominador, entonces sef puede escribir comof(x)=\frac{p(x)}{q(x)}=g(x)+\frac{r(x)}{q(x),} \nonumber donde el grado der(x) es menor que el grado deq(x). Los valores def(x) aproximación a los valores deg(x) asx→±∞. Sig(x) es una función lineal, se le conoce como asíntota oblicua.
- Determinar sif tiene alguna asíntota vertical.
- Calcularf′. Encuentra todos los puntos críticos y determina los intervalos dondef esta aumentando y dondef esta disminuyendo. Determinar sif tiene algún extremo local.
- Calcularf''. Determine los intervalos dondef es cóncavo hacia arriba y dóndef es cóncavo abajo Utilice esta información para determinar sif tiene algún punto de inflexión. La segunda derivada también se puede utilizar como medio alternativo para determinar o verificar quef tiene un extremo local en un punto crítico.
Ahora usemos esta estrategia para graficar varias funciones diferentes. Comenzamos por graficar una función polinómica.
Esbozar un gráfico def(x)=(x−1)^2(x+2).
Solución
Paso 1: Comof es un polinomio, el dominio es el conjunto de todos los números reales.
Paso 2: Cuandox=0,\; f(x)=2. Por lo tanto, lay -intercepción es(0,2). Para encontrar lasx -intercepciones, necesitamos resolver la ecuación(x−1)^2(x+2)=0, que nos da lasx -intercepciones(1,0) y(−2,0)
Paso 3: Necesitamos evaluar el comportamiento final def. Asx→∞, \;(x−1)^2→∞ y(x+2)→∞. Por lo tanto,\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=∞.
Comox→−∞, \;(x−1)^2→∞ y(x+2)→−∞. Por lo tanto,\displaystyle \lim_{x→-∞}f(x)=−∞.
Para obtener aún más información sobre el comportamiento final def, podemos multiplicar los factores def. Al hacerlo, vemos que
f(x)=(x−1)^2(x+2)=x^3−3x+2. \nonumber
Dado que el término principal def esx^3, concluimos quef se comportay=x^3 comox→±∞.
Paso 4: Dado quef es una función polinómica, no tiene asíntotas verticales.
Paso 5: La primera derivada def es
f′(x)=3x^2−3. \nonumber
Por lo tanto,f tiene dos puntos críticos:x=1,−1. Dividir el intervalo(−∞,∞) en los tres intervalos más pequeños:(−∞,−1), \;(−1,1), y(1,∞). Después, elija los puntos de pruebax=−2, x=0, yx=2 a partir de estos intervalos y evalúe el signo def′(x) en cada uno de estos puntos de prueba, como se muestra en la siguiente tabla.
Intervalo | Punto de prueba | Signo de Derivadaf'(x)=3x^2−3=3(x−1)(x+1) | Conclusión |
---|---|---|---|
(−∞,−1) | x=−2 | \ (f' (x) =3x^2−3=3 (x−1) (x+1)\)” style="text-align:center; ">(+)(−)(−)=+ | festá aumentando |
(−1,1) | x=0 | \ (f' (x) =3x^2−3=3 (x−1) (x+1)\)” style="text-align:center; ">(+)(−)(+)=− | fdecreciente |
(1,∞) | x=2 | \ (f' (x) =3x^2−3=3 (x−1) (x+1)\)” style="text-align:center; ">(+)(+)(+)=+ | festá aumentando |
De la mesa, vemos quef tiene un máximo local enx=−1 y un mínimo local enx=1. Evaluandof(x) en esos dos puntos, encontramos que el valor máximo local esf(−1)=4 y el valor mínimo local esf(1)=0.
Paso 6: La segunda derivada def es
f''(x)=6x. \nonumber
La segunda derivada es cero enx=0. Por lo tanto, para determinar la concavidad def, dividir el intervalo(−∞,∞) en los intervalos más pequeños(−∞,0) y(0,∞), y elegir puntos de pruebax=−1 yx=1 determinar la concavidad def en cada uno de estos intervalos más pequeños como se muestra en la siguiente tabla.
Intervalo | Punto de prueba | Signo def''(x)=6x | Conclusión |
---|---|---|---|
(−∞,0) | x=−1 | \ (f "(x) =6x\)” style="text-align:center; ">− | fes cóncavo hacia abajo. |
(0,∞) | x=1 | \ (f "(x) =6x\)” style="text-align:center; ">+ | fes cóncavo hacia arriba. |
Observamos que la información de la tabla anterior confirma el hecho, encontrado en paso5, de que f tiene un máximo local enx=−1 y un mínimo local enx=1. Además, la información encontrada en el paso5 —es decir,f tiene un máximo local enx=−1 y un mínimo local enx=1, yf′(x)=0 en esos puntos— combinada con el hecho de quef'' los cambios se firman solo enx=0 confirma los resultados encontrados en paso6 sobre el concavidad def.
Combinando esta información, llegamos a la gráfica de quef(x)=(x−1)^2(x+2) se muestra en la siguiente gráfica.
Esbozar un gráfico def(x)=(x−1)^3(x+2).
- Insinuación
-
fes un polinomio de cuarto grado.
- Contestar
-
Esbozar la gráfica def(x)=\dfrac{x^2}{1−x^2}.
Solución
Paso 1: La funciónf se define siempre y cuando el denominador no sea cero. Por lo tanto, el dominio es el conjunto de todos los números realesx exceptox=±1.
Paso 2: Encuentra las intercepciones. Six=0, entoncesf(x)=0, también lo0 es una intercepción. Siy=0, entonces\dfrac{x^2}{1−x^2}=0, lo que implicax=0. Por lo tanto,(0,0) es la única intercepción.
Paso 3: Evaluar los límites al infinito. Dado quef es una función racional, dividir el numerador y denominador por el poder más alto en el denominador:x^2 .Obtenemos
\displaystyle \lim_{x→±∞}\frac{x^2}{1−x^2}=\lim_{x→±∞}\frac{1}{\frac{1}{x^2}−1}=−1.
Por lo tanto,f tiene una asíntota horizontal dey=−1 asx→∞ yx→−∞.
Paso 4: Para determinar sif tiene alguna asíntota vertical, primero verifique si el denominador tiene algún cero. Encontramos que el denominador es cero cuandox=±1. Determinar si las líneasx=1 ox=−1 son asíntotas verticales def, evaluar\displaystyle \lim_{x→1}f(x) y\displaystyle \lim_{x→−1}f(x). Al mirar cada límite unilateral comox→1, vemos que
\displaystyle \lim_{x→1^+}\frac{x^2}{1−x^2}=−∞y\displaystyle \lim_{x→1^−}\frac{x^2}{1−x^2}=∞.
Además, al observar cada límite unilateral ya quex→−1, encontramos que
\displaystyle \lim_{x→−1^+}\frac{x^2}{1−x^2}=∞y\displaystyle \lim_{x→−1^−}\frac{x^2}{1−x^2}=−∞.
Paso 5: Calcular la primera derivada:
f′(x)=\dfrac{(1−x^2)(2x)−x^2(−2x)}{\Big(1−x^2\Big)^2}=\dfrac{2x}{\Big(1−x^2\Big)^2}.
Los puntos críticos ocurren en puntosx dondef′(x)=0 of′(x) es indefinido. Vemos quef′(x)=0 cuandox=0. La derivada nof′ está indefinida en ningún momento del dominio def. Sin embargo, nox=±1 están en el dominio def. Por lo tanto, para determinar dóndef está aumentando y dóndef está disminuyendo, divida el intervalo(−∞,∞) en cuatro intervalos más pequeños:(−∞,−1), (−1,0), (0,1), y(1,∞), y elija un punto de prueba en cada intervalo para determinar el signo def′(x) en cada uno de estos intervalos. Los valoresx=−2,\; x=−\frac{1}{2}, \;x=\frac{1}{2}, yx=2 son buenas opciones para los puntos de prueba como se muestra en la siguiente tabla.
Intervalo | Punto de prueba | Signo def′(x)=\frac{2x}{(1−x^2)^2} | Conclusión |
---|---|---|---|
(−∞,−1) | x=−2 | \ (f′ (x) =\ frac {2x} {(1−x^2) ^2}\)” style="text-align:center; ">−/+=− | festá disminuyendo. |
(−1,0) | x=−1/2 | \ (f′ (x) =\ frac {2x} {(1−x^2) ^2}\)” style="text-align:center; ">−/+=− | festá disminuyendo. |
(0,1) | x=1/2 | \ (f′ (x) =\ frac {2x} {(1−x^2) ^2}\)” style="text-align:center; ">+/+=+ | fva en aumento. |
(1,∞) | x=2 | \ (f′ (x) =\ frac {2x} {(1−x^2) ^2}\)” style="text-align:center; ">+/+=+ | fva en aumento. |
A partir de este análisis, se concluye quef tiene un mínimo localx=0 pero no un máximo local.
Paso 6: Calcular la segunda derivada:
\ [\ begin {align*} f "(x) &=\ frac {(1−x^2) ^2 (2) −2x (2 (1−x^2) (−2x))} {(1−x^2) ^4}\\ [4pt]
&=\ frac {(1−x^2) [2 (1−x^2) +8x^2]}\ Grande (1−x^2\ Grande) ^4}\\ [4pt]
&=\ frac {2 (1−x^2) +8x^2} {\ Grande (1−x^2\ Grande) ^3}\\ [4pt]
&=\ frac {6x^2+2} {\ Grande (1−x^2\ Grande) ^3}. \ end {alinear*}\]
Para determinar los intervalos dondef es cóncavo hacia arriba y dóndef es cóncavo hacia abajo, primero necesitamos encontrar todos los puntosx dondef''(x)=0 of''(x) es indefinido. Ya que el numerador6x^2+2≠0 para cualquiera nuncax, f''(x) es cero. Además, nof'' está indefinido para ningunox en el dominio def. Sin embargo, como se discutió anteriormente, nox=±1 están en el dominio def. Por lo tanto, para determinar la concavidad def, dividimos el intervalo(−∞,∞) en los tres intervalos más pequeños(−∞,−1), \, (−1,1), y(1,∞), y elegimos un punto de prueba en cada uno de estos intervalos para evaluar el signo def''(x). Los valoresx=−2, \;x=0, yx=2 son posibles puntos de prueba como se muestra en la siguiente tabla.
Intervalo | Punto de prueba | Signo def''(x)=\frac{6x^2+2}{(1−x^2)^3} | Conclusión |
---|---|---|---|
(−∞,−1) | x=−2 | \ (f "(x) =\ frac {6x^2+2} {(1−x^2) ^3}\)” style="text-align:center; ">+/−=− | fes cóncavo hacia abajo. |
(−1,1) | x=0 | \ (f "(x) =\ frac {6x^2+2} {(1−x^2) ^3}\)” style="text-align:center; ">+/+=+ | fes cóncavo hacia arriba |
(1,∞) | x=2 | \ (f "(x) =\ frac {6x^2+2} {(1−x^2) ^3}\)” style="text-align:center; ">+/−=− | fes cóncavo hacia abajo. |
Combinando toda esta información, llegamos a la gráfica de quef se muestra a continuación. Tenga en cuenta que, aunquef cambia la concavidad enx=−1 yx=1, no hay puntos de inflexión en ninguno de estos lugares porque nof es continuo enx=−1 ox=1.
Esbozar un gráfico def(x)=\dfrac{3x+5}{8+4x}.
- Pista
-
Una líneay=L es una asíntota horizontal def si el límite comox→∞ o el límite a partirx→−∞ def(x) esL. Una líneax=a es una asíntota vertical si al menos uno de los límites unilaterales def comox→a es∞ o−∞.
- Contestar
-
Esbozar el gráfico def(x)=\dfrac{x^2}{x−1}
Solución
Paso 1: El dominio def es el conjunto de todos los números realesx exceptox=1.
Paso 2: Encuentra las intercepciones. Podemos ver que cuandox=0, \,f(x)=0, así(0,0) es la única intercepción.
Paso 3: Evaluar los límites al infinito. Dado que el grado del numerador es uno más que el grado del denominador,f debe tener una asíntota oblicua. Para encontrar la asíntota oblicua, utilice la división larga de polinomios para escribir
f(x)=\dfrac{x^2}{x−1}=x+1+\dfrac{1}{x−1}.
Ya que\dfrac{1}{x−1}→0 comox→±∞, f(x) se acerca a la líneay=x+1 comox→±∞. La líneay=x+1 es una asíntota oblicua paraf.
Paso 4: Para verificar si hay asíntotas verticales, mira donde el denominador es cero. Aquí el denominador es cero enx=1. Mirando ambos límites unilaterales comox→1, encontramos
\displaystyle \lim_{x→1^+}\frac{x^2}{x−1}=∞y\displaystyle \lim_{x→1^−}\frac{x^2}{x−1}=−∞.
Por lo tanto,x=1 es una asíntota vertical, y hemos determinado el comportamiento def comox enfoques1 desde la derecha y la izquierda.
Paso 5: Calcular la primera derivada:
f′(x)=\dfrac{(x−1)(2x)−x^2(1)}{(x−1)^2}=\dfrac{x^2−2x}{(x−1)^2}.
Tenemosf′(x)=0 cuandox^2−2x=x(x−2)=0. Por lo tanto,x=0 yx=2 son puntos críticos. Dado quef es indefinido enx=1, necesitamos dividir el intervalo(−∞,∞) en los intervalos más pequeños(−∞,0), (0,1), (1,2), y(2,∞), y elegir un punto de prueba de cada intervalo para evaluar el signo def′(x) en cada uno de estos intervalos más pequeños. Por ejemplo, letx=−1, x=\frac{1}{2}, x=\frac{3}{2}, yx=3 ser los puntos de prueba como se muestra en la siguiente tabla.
Intervalo | Punto de prueba | Signo def'(x)=\dfrac{x^2−2x}{(x−1)^2} | Conclusión |
---|---|---|---|
(−∞,0) | x=−1 | \ (f' (x) =\ dfrac {x^2−2x} {(x−1) ^2}\)” datos-valign="top"> (−) (−) /+=+ | fva en aumento. |
(0,1) | x=1/2 | \ (f' (x) =\ dfrac {x^2−2x} {(x−1) ^2}\)” datos-valign="top"> (+) (−) /+=− | festá disminuyendo. |
(1,2) | x=3/2 | \ (f' (x) =\ dfrac {x^2−2x} {(x−1) ^2}\)” datos-valign="top"> (+) (−) /+=− | festá disminuyendo. |
(2,∞) | x=3 | \ (f' (x) =\ dfrac {x^2−2x} {(x−1) ^2}\)” valign="top"> (+) (+) /+=+ | fva en aumento. |
De esta mesa, vemos quef tiene un máximo local enx=0 y un mínimo local enx=2. El valor def al máximo local esf(0)=0 y el valor def al mínimo local esf(2)=4. Por lo tanto,(0,0) y(2,4) son puntos importantes en la gráfica.
Paso 6. Calcular la segunda derivada:
\ [\ begin {align*} f "(x) &=\ frac {(x−1) ^2 (2x−2) −2 (x−1) (x^2−2x)} {(x−1) ^4}\\ [4pt]
&=\ frac {2 (x−1) [(x−1) ^2− (x^2−2x)]} {(−1) ^4}\\ [4pt]
&=\ frac {2 [x^2-2x+1−x^2+2x]} {(x−1) ^3}\\ [4pt]
&=\ frac {2} {(x−1) ^3}. \ end {alinear*}\]
Vemos que nuncaf''(x) es cero o indefinido parax en el dominio def. Ya quef es indefinido enx=1, para verificar la concavidad simplemente dividimos el intervalo(−∞,∞) en los dos intervalos más pequeños(−∞,1) y(1,∞), y elegimos un punto de prueba de cada intervalo para evaluar el signo def''(x) en cada uno de estos intervalos. Los valoresx=0 yx=2 son posibles puntos de prueba como se muestra en la siguiente tabla.
Intervalo | Punto de prueba | Signo def''(x)=\dfrac{2}{(x−1)^3} | Conclusión |
---|---|---|---|
(−∞,1) | x=0 | \ (f "(x) =\ dfrac {2} {(x−1) ^3}\)” style="text-align:center; ">+/−=− | fes cóncavo hacia abajo. |
(1,∞) | x=2 | \ (f "(x) =\ dfrac {2} {(x−1) ^3}\)” style="text-align:center; ">+/+=+ | fes cóncavo hacia arriba |
De la información recopilada, llegamos a la siguiente gráfica paraf.
Encuentra la asíntota oblicua paraf(x)=\dfrac{3x^3−2x+1}{2x^2−4}.
- Insinuación
-
Usar división larga de polinomios.
- Contestar
-
y=\frac{3}{2}x
Esbozar un gráfico def(x)=(x−1)^{2/3}
Solución
Paso 1: Dado que la función de raíz de cubo está definida para todos los números realesx y(x−1)^{2/3}=(\sqrt[3]{x−1})^2, el dominio def es todos los números reales.
Paso 2: Para encontrar lay -intercepción, evalúef(0). Ya quef(0)=1, lay -intercepción es(0,1). Para encontrar lax -intercepción, resolver(x−1)^{2/3}=0. La solución de esta ecuación esx=1, entonces lax -intercepción es(1,0).
Paso 3: Dado que\displaystyle \lim_{x→±∞}(x−1)^{2/3}=∞, la función sigue creciendo sin ataduras comox→∞ yx→−∞.
Paso 4: La función no tiene asíntotas verticales.
Paso 5: Para determinar dóndef está aumentando o disminuyendo,f′. calculamos Encontramos
f′(x)=\frac{2}{3}(x−1)^{−1/3}=\frac{2}{3(x−1)^{1/3}} \nonumber
Esta función no es cero en ninguna parte, pero es indefinida cuandox=1. Por lo tanto, el único punto crítico esx=1. Dividir el intervalo(−∞,∞) en los intervalos más pequeños(−∞,1) y(1,∞), y elegir puntos de prueba en cada uno de estos intervalos para determinar el signo def′(x) en cada uno de estos intervalos más pequeños. Dejarx=0 yx=2 ser los puntos de prueba como se muestra en la siguiente tabla.
Intervalo | Punto de prueba | Signo def′(x)=\frac{2}{3(x−1)^{1/3}} | Conclusión |
---|---|---|---|
(−∞,1) | x=0 | \ (f′ (x) =\ frac {2} {3 (x−1) ^ {1/3}}\)” style="text-align:center; ">+/−=− | festá disminuyendo |
(1,∞) | x=2 | \ (f′ (x) =\ frac {2} {3 (x−1) ^ {1/3}}\)” style="text-align:center; ">+/+=+ | festá aumentando |
Concluimos quef tiene un mínimo local enx=1. Evaluandof enx=1, encontramos que el valor def al mínimo local es cero. Tenga en cuenta que nof′(1) está definido, por lo que para determinar el comportamiento de la función en este punto crítico, necesitamos examinar\displaystyle \lim_{x→1}f′(x). Mirando los límites unilaterales, tenemos
\lim_{x→1^+}\frac{2}{3(x−1)^{1/3}}=∞\text{ and } \lim_{x→1^−}\frac{2}{3(x−1)^{1/3}}=−∞.\nonumber
Por lo tanto,f tiene una cúspide enx=1.
Paso 6: Para determinar la concavidad, calculamos la segunda derivada def:
f''(x)=−\dfrac{2}{9}(x−1)^{−4/3}=\dfrac{−2}{9(x−1)^{4/3}}. \nonumber
Encontramos quef''(x) está definido para todosx, pero es indefinido cuandox=1. Por lo tanto, divida el intervalo(−∞,∞) en los intervalos más pequeños(−∞,1) y(1,∞), y elija puntos de prueba para evaluar el signo def''(x) en cada uno de estos intervalos. Como hicimos antes, vamosx=0 yx=2 ser puntos de prueba como se muestra en la siguiente tabla.
Intervalo | Punto de prueba | Signo def''(x)=\dfrac{−2}{9(x−1)^{4/3}} | Conclusión |
---|---|---|---|
(−∞,1) | x=0 | \ (f "(x) =\ dfrac {−2} {9 (x−1) ^ {4/3}}\)” style="text-align:center; ">−/+=− | fes cóncavo hacia abajo |
(1,∞) | x=2 | \ (f "(x) =\ dfrac {−2} {9 (x−1) ^ {4/3}}\)” style="text-align:center; ">−/+=− | fes cóncavo hacia abajo |
De esta tabla, concluimos quef es cóncavo hacia abajo en todas partes. Combinando toda esta información, llegamos a la siguiente gráfica paraf.
Considera la funciónf(x)=5−x^{2/3}. Determinar el punto en la gráfica donde se encuentra una cúspide. Determinar el comportamiento final def.
- Pista
-
Una funciónf tiene una cúspide en un puntoa sif(a) existe, nof'(a) está definida, uno de los límites unilaterales a partirx→a def'(x) es+∞, y el otro límite unilateral es−∞.
- Contestar
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La funciónf tiene una cúspide en(0,5), desde\displaystyle \lim_{x→0^−}f′(x)=∞ y\displaystyle \lim_{x→0^+}f′(x)=−∞. Para el comportamiento final,\displaystyle \lim_{x→±∞}f(x)=−∞.
Conceptos clave
- El límite def(x) esL comox→∞ (o comox→−∞) si los valoresf(x) se acercaran arbitrariamente aL comox se vuelve suficientemente grande.
- El límite def(x) es∞ comox→∞ sif(x) se volviera arbitrariamente grande comox se vuelve suficientemente grande. El límite def(x) es−∞ comox→∞ sif(x)<0 y|f(x)| se vuelve arbitrariamente grande comox se vuelve suficientemente grande. Podemos definir el límite def(x) comox enfoques de−∞ manera similar.
- Para una función polinómicap(x)=a_nx^n+a_{n−1}x^{n−1}+…+a_1x+a_0, dondea_n≠0, el comportamiento final está determinado por el término principala_nx^n. Sin≠0, p(x) se acerca∞ o−∞ en cada extremo.
- Para una función racional,f(x)=\dfrac{p(x)}{q(x),} el comportamiento final está determinado por la relación entre el grado dep y el grado deq. Si el grado dep es menor que el grado deq, la líneay=0 es una asíntota horizontal paraf. Si el grado dep es igual al grado deq, entonces la líneay=\dfrac{a_n}{b_n} es una asíntota horizontal, dondea_n yb_n son los coeficientes principales dep yq, respectivamente. Si el grado dep es mayor que el grado deq, entonces sef acerca∞ o−∞ en cada extremo.
Glosario
- comportamiento final
- el comportamiento de una función comox→∞ yx→−∞
- asíntota horizontal
- si\displaystyle \lim_{x→∞}f(x)=L o\displaystyle \lim_{x→−∞}f(x)=L, entoncesy=L es una asíntota horizontal def
- límite infinito en el infinito
- una función que se vuelve arbitrariamente grande a medida quex se vuelve grande
- límite al infinito
- una función que se acerca a un valor límite aL medida quex se vuelve grande
- asíntota oblicua
- la líneay=mx+b sif(x) se acerca a ella comox→∞ o x→−∞