Continuidad

Observa la siguiente gráfica de la función $f(x)$ y determina el valor de los límites indicados. Si el límite no existe o es infinito, especifícalo.

1. a) $\displaystyle \lim_{x \to -2} f(x)$
2. b) $\displaystyle \lim_{x \to 0} f(x)$
3. c) $\displaystyle \lim_{x \to 3^-} f(x)$
4. d) $\displaystyle \lim_{x \to 3^+} f(x)$

Calcula los siguientes límites de funciones polinómicas y racionales mediante sustitución directa:

1. a) $\displaystyle \lim_{x \to 2} (x^2 - 5x + 6)$

1. b) $\displaystyle \lim_{x \to -1} \frac{3x + 1}{x - 2}$

1. c) $\displaystyle \lim_{x \to 0} \frac{e^x + 2}{x + 4}$

Dada la función $f(x) = \frac{x + 3}{x - 4}$, calcula los límites laterales cuando $x$ se aproxima a $4$ para determinar si existe el límite en ese punto:

1. a) $\displaystyle \lim_{x \to 4^-} \frac{x + 3}{x - 4}$

1. b) $\displaystyle \lim_{x \to 4^+} \frac{x + 3}{x - 4}$

Calcula el valor de los siguientes límites resolviendo las indeterminaciones que aparezcan:

1. a) $\lim_{x \to 3} \frac{\sqrt{x+1} - 2}{x - 3}$

1. b) $\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 5x + 6}{x^2 - 4}$

Un estudio sobre la temperatura de un invernadero automatizado indica que esta sigue la función $T(t) = \frac{20t + 100}{t + 2}$, donde $t$ es el tiempo en horas desde la apertura y $T$ la temperatura en °C.

1. a) ¿A qué temperatura tiende el invernadero cuando pasa mucho tiempo ($t \to +\infty$)? Calcula el límite.

1. b) Ilustra el concepto con un esquema de la gráfica de $T(t)$ para $t \geq 0$, en el que se vea la asíntota horizontal. Calcula $T(0)$ y algún valor más para situar bien la curva.

En un estudio sobre el crecimiento de una población de linces en Doñana, los biólogos han modelizado el número de ejemplares mediante la función:

$$P(t) = \frac{250t + 120}{0.5t + 2}$$

donde $t$ es el tiempo en años desde el inicio del estudio.

1. ¿Cuántos linces había al comienzo del estudio ($t=0$)?

2. ¿A qué valor tiende la población de linces a largo plazo? Calcula el límite cuando $t \to +\infty$.

3. Halla las ecuaciones de las asíntotas de esta función.

El costo de mantenimiento anual de un servidor que aloja una red social depende del número de terabytes ($x$) de datos procesados, según la función:

$$C(x) = \frac{12x^2 + 500x + 1000}{0.5x^2 + 10x}$$

Donde $C(x)$ es el costo medio anual de mantenimiento por terabyte, expresado en pesos. Los ingenieros quieren saber cuál será el costo medio de mantenimiento por terabyte cuando el volumen de datos procesados sea extremadamente grande. Calcula el límite de la función cuando $x \to +\infty$ e interpreta el resultado en el contexto del problema.

Una entidad financiera ofrece una cuenta de ahorro cuya rentabilidad viene dada por la expresión $M(n) = \left(1 + \frac{0.04}{n}\right)^{2n}$, donde $n$ representa el número de veces que se liquidan los intereses al año. Un estudiante de economía quiere investigar qué ocurre con el capital final si la capitalización fuera instantánea, es decir, si el número de liquidaciones tendiera a infinito.

Calcula el valor de $\lim_{n \to \infty} M(n)$ utilizando la relación con el número $e$.

En un laboratorio de sociología digital, se ha observado que el número de usuarios (en miles) que comparten una noticia falsa sigue el modelo $U(t) = \left( \displaystyle \frac{3t^2 + 5}{3t^2 + 2} \right)^{2t^2+1}$, donde $t$ es el tiempo en horas desde la publicación.

Determina el número de usuarios al que tenderá la noticia "a largo plazo" (cuando el tiempo tiende a infinito). Explica razonadamente el tipo de indeterminación que aparece y el proceso para resolverla.

Analiza la continuidad de la siguiente función definida a trozos en el punto de ruptura $x = 2$. Para ello, comprueba si se cumplen las tres condiciones de continuidad:

$f(x) = \begin{cases} 2x + 1 & \text{si } x < 2 \\ 7 - x & \text{si } x \geq 2 \end{cases}$

Asocia cada una de las siguientes situaciones gráficas con su tipo de discontinuidad correspondiente: evitable, de salto finito o de salto infinito.

Dada la siguiente gráfica de una función $f(x)$, analiza su comportamiento en los puntos indicados calculando sus límites laterales y determinando si existe el límite global. Clasifica también el tipo de discontinuidad que presenta en cada caso:

1. En $x = -2$

2. En $x = 1$

3. En $x = 3$

Un cohete de fuegos artificiales asciende durante las fiestas del pueblo. Su altura en metros $H$ tras $t$ segundos de vuelo viene definida por la función:

$$H(t) = \frac{t^2 - 16}{t - 4}$$

1. Calcula el valor de la altura cuando $t$ se aproxima a $4$ segundos.

2. ¿Está definida la altura en el instante exacto $t = 4$? Justifica si la función es continua en ese punto.

3. Si no es continua, redefine la función para que el vuelo sea "suave" (continuo) en ese instante.

Determina el valor del parámetro $k$ para que la función $g(x)$ sea continua en todo el conjunto de los números reales:

$g(x) = \begin{cases} kx^2 - 1 & \text{si } x \leq 3 \\ 4x + 5 & \text{si } x > 3 \end{cases}$

Una empresa de mensajería cobra $100$ pesos por envíos de hasta $2$ kg de peso. A partir de $2$ kg, la tarifa cambia y se rige por la función $P(w) = 40w + 20$, donde $w$ es el peso en kg.

1. a) Expresa la función de costo $C(w)$ de forma definida por partes.
2. b) ¿Es la función de costo continua en el punto $w = 2$? Justifica tu respuesta calculando los límites laterales.

Se está diseñando el perfil de una rampa para una pista de skate. El diseño combina una sección curva (parabólica) con una sección recta para asegurar una transición suave. La altura $h$ en metros respecto a la distancia horizontal $x$ viene dada por:

$$h(x) = \begin{cases} \frac{x^2}{4} + 1 & \text{si } x \le 2 \\ ax + b & \text{si } x > 2 \end{cases}$$

Sabiendo que para que la rampa no sea peligrosa la función debe ser continua en $x = 2$ y que la pendiente de la recta debe ser $1$, determina los valores de $a$ y $b$.

Determina el valor de los parámetros $k$ y $m$ para que la siguiente función sea continua en todo su dominio ($\mathbb{R}$):

$$f(x) = \begin{cases} kx - 2 & \text{si } x < -1 \\ x^2 + x & \text{si } -1 \le x < 2 \\ m & \text{si } x \ge 2 \end{cases}$$

Una vez hallados los valores, explica qué condiciones se han tenido que cumplir en los puntos de ruptura $x = -1$ y $x = 2$ para garantizar la continuidad.

Se está estudiando la evolución de las ganancias de una fintech durante sus primeros años de existencia. La función que modela la ganancia acumulada $B(t)$ (en millones de pesos) en función del tiempo $t$ (en años) está dada por la siguiente expresión:

$$B(t) = \begin{cases} \displaystyle \frac{at^2 + bt}{t^2 + 1} & \text{si } 0 \le t \le 2 \\ \displaystyle \frac{t-2}{\sqrt{t+7}-3} & \text{si } t > 2 \end{cases}$$

Calcula los valores de $a$ y $b$ para que la ganancia sea una función continua en $t = 2$, sabiendo que en el primer año ($t = 1$) la ganancia de la empresa fue de exactamente $2$ millones de pesos.

Halla el valor de los parámetros $a$ y $b$ para que la siguiente función sea continua en todo su dominio:

$$f(x) = \begin{cases} \displaystyle \frac{\sqrt{x+3}-2}{x-1} & \text{si } x < 1 \\ a \times \ln(x) + b & \text{si } 1 \le x \le e \\ \displaystyle \frac{x-e}{x^2 - e^2} & \text{si } x > e \end{cases}$$

Nota: Recuerda que $\ln(e) = 1$ y presta atención a las indeterminaciones en los puntos de ruptura.

Un analista financiero utiliza un modelo matemático para predecir el valor de una cartera de inversión agresiva. La rentabilidad $R(x)$ depende de un índice de mercado $x$, pero el modelo presenta una discontinuidad en un valor crítico:

$$R(x) = \begin{cases} \displaystyle \frac{|x-3|}{x-3} + kx & \text{si } x < 3 \\ \displaystyle \frac{x^2 - 9}{x^2 - 5x + 6} & \text{si } x > 3 \end{cases}$$

1. Calcula el valor de $k$ para que exista el límite de la función cuando $x$ tiende a $3$.

2. Una vez hallado $k$, ¿es la función continua en $x = 3$? Justifica tu respuesta analizando los tipos de discontinuidad.

Considera la función racional $g(x) = \displaystyle \frac{x^2 + mx + 1}{x^2 - 4}$.

1. ¿Para qué valores de $m$ la función tiene una discontinuidad evitable en $x = 2$ o $x = -2$?

2. Para $m = -2$, clasifica todas las discontinuidades de la función y halla sus asíntotas.

3. Dibuja un esquema de las ramas infinitas para el caso $m = -2$.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

Dada la función $f(x) = \displaystyle \frac{2x^3 - 5x^2 - 4x + 3}{x^2 - x - 6}$, realiza un estudio exhaustivo de sus asíntotas. Para ello debes:

1. Hallar las asíntotas verticales y estudiar el comportamiento de la función a ambos lados de las mismas mediante límites laterales.

2. Comprobar si existe asíntota horizontal u oblicua.

3. Determinar la posición relativa de la curva respecto a la asíntota no vertical hallada.

Dada la función $h(x) = \displaystyle \frac{x^2 - kx + 4}{x^3 - 4x}$, determina los posibles valores de $k$ sabiendo que la función presenta una discontinuidad evitable. Para cada valor de $k$ obtenido:

1. Identifica el punto donde la discontinuidad es evitable.

2. Calcula los límites laterales en los restantes puntos donde la función no es continua.

3. Determina todas las asíntotas de la función resultante.

Un fondo de inversión garantiza unos gastos de administración mensuales calculados por la función $G(x) = \sqrt{x^2 + 4x} - x$, donde $x$ representa el capital invertido en miles de pesos.

1. Calcula el límite de los gastos cuando la inversión $x$ crece indefinidamente.

2. Si un cliente invierte una cantidad muy pequeña (tendiendo a cero por la derecha), ¿a qué valor tienden sus gastos de administración?

3. Interpreta los resultados desde el punto de vista de la eficiencia de la inversión para grandes capitales.