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Apuntes

Ejercicios: Problemas de límites y continuidad

Practica★☆☆
La temperatura $T$ (en grados Celsius) de una taza de café en función del tiempo $t$ (en minutos) viene dada por la expresión $T(t) = 22 + 65 e^{-0,05t}$. Calcula el…

La temperatura $T$ (en grados Celsius) de una taza de café en función del tiempo $t$ (en minutos) viene dada por la expresión $T(t) = 22 + 65 e^{-0,05t}$. Calcula el límite de la temperatura cuando el tiempo tiende a infinito e interpreta el significado físico de este resultado.

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Practica★☆☆
El número de individuos de una población de ciervos en un parque natural se modeliza mediante la función $P(t) = \frac{1500t + 400}{2t + 1}$, donde $t$ es el tiempo…

El número de individuos de una población de ciervos en un parque natural se modeliza mediante la función $P(t) = \frac{1500t + 400}{2t + 1}$, donde $t$ es el tiempo transcurrido en años desde 2020. ¿Hacia qué valor tiende la población a muy largo plazo?

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Practica★☆☆
Una compañía telefónica cobra según la función $C(x)$ (en euros), donde $x$ son los gigabytes consumidos en un mes:…

Una compañía telefónica cobra según la función $C(x)$ (en euros), donde $x$ son los gigabytes consumidos en un mes:

$C(x) = \begin{cases} 15 & \text{si } 0 \le x \le 10 \\ 15 + 2(x - 10) & \text{si } x > 10 \end{cases}$

Estudia la continuidad de la función en $x = 10$ calculando los límites laterales e indica si hay algún salto brusco en la tarifa.

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Practica★☆☆
El espacio recorrido por un móvil en metros viene dado por la función $e(t) = t^2 + 3t$. La velocidad media entre los instantes $t = 2$ y $t = 2+h$ se calcula mediante…

El espacio recorrido por un móvil en metros viene dado por la función $e(t) = t^2 + 3t$. La velocidad media entre los instantes $t = 2$ y $t = 2+h$ se calcula mediante el cociente $\frac{e(2+h) - e(2)}{h}$. Calcula el límite de esta expresión cuando $h \to 0$ para hallar la velocidad instantánea en $t = 2$.

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Practica★☆☆
El coste medio de producir $x$ unidades de un componente electrónico es $C_m(x) = \frac{3000 + 5x}{x}$ euros. Calcula el límite de $C_m(x)$ cuando $x \to \infty$ y…

El coste medio de producir $x$ unidades de un componente electrónico es $C_m(x) = \frac{3000 + 5x}{x}$ euros. Calcula el límite de $C_m(x)$ cuando $x \to \infty$ y explica su significado económico en términos de costes de producción.

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Practica★☆☆
La concentración de un fármaco en la sangre (en mg/L) después de $t$ horas de su administración viene dada por $C(t) = \frac{50t}{t^2 + 4}$. Calcula el límite de $C(t)$…

La concentración de un fármaco en la sangre (en mg/L) después de $t$ horas de su administración viene dada por $C(t) = \frac{50t}{t^2 + 4}$. Calcula el límite de $C(t)$ cuando $t \to \infty$ y razona qué le ocurre al fármaco en el organismo con el paso del tiempo.

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Practica★☆☆
Un depósito de agua de $100$ litros se vacía abriendo una válvula. El volumen de agua restante sigue la función $V(t) = 100\left(1 - \frac{t}{60}\right)^2$, donde $t$…

Un depósito de agua de $100$ litros se vacía abriendo una válvula. El volumen de agua restante sigue la función $V(t) = 100\left(1 - \frac{t}{60}\right)^2$, donde $t$ está en minutos ($0 \le t \le 60$). Calcula el límite de $V(t)$ cuando $t \to 60^-$ e interpreta el resultado.

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Practica★☆☆
El salario mensual de un vendedor es $S(x) = \begin{cases} 1200 + 10x & \text{si } 0 \le x \le 50 \\ a + 15x & \text{si } x > 50 \end{cases}$, donde $x$ es el número de…

El salario mensual de un vendedor es $S(x) = \begin{cases} 1200 + 10x & \text{si } 0 \le x \le 50 \\ a + 15x & \text{si } x > 50 \end{cases}$, donde $x$ es el número de ventas realizadas. Halla el valor del parámetro $a$ para que la función sea continua en $x = 50$, evitando así un salto injustificado en el sueldo.

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Practica★★☆
El porcentaje de impuestos $I(x)$ que paga una empresa en función de sus beneficios $x$ (en cientos de miles de euros) se rige por la siguiente ley:…

El porcentaje de impuestos $I(x)$ que paga una empresa en función de sus beneficios $x$ (en cientos de miles de euros) se rige por la siguiente ley:

$I(x) = \begin{cases} \frac{x^2 - 9}{x - 3} & \text{si } 0 \le x < 3 \\ ax + b & \text{si } 3 \le x \le 6 \\ 12 & \text{si } x > 6 \end{cases}$

Calcula los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la función impositiva sea continua en todo su dominio.

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Practica★★☆
La propagación de un virus en una ciudad sigue el modelo logístico $N(t) = \frac{100000}{1 + 4999 e^{-0,2t}}$, donde $N(t)$ es el número de infectados y $t$ son los días…

La propagación de un virus en una ciudad sigue el modelo logístico $N(t) = \frac{100000}{1 + 4999 e^{-0,2t}}$, donde $N(t)$ es el número de infectados y $t$ son los días transcurridos desde el inicio del brote. Calcula el número de infectados en el instante inicial ($t=0$) y el límite cuando $t \to \infty$. ¿Qué representa este límite en el contexto epidemiológico?

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Practica★★☆
La gráfica muestra la función de demanda $D(p) = \frac{p^2 - 100}{p - 10}$ para un producto, donde $p$ es el precio en euros y $D(p)$ la cantidad demandada, válida para…

La gráfica muestra la función de demanda $D(p) = \frac{p^2 - 100}{p - 10}$ para un producto, donde $p$ es el precio en euros y $D(p)$ la cantidad demandada, válida para $p \neq 10$. Calcula analíticamente el límite de la demanda cuando el precio $p$ se acerca a $10$ euros. ¿Por qué crees que el modelo matemático presenta una discontinuidad (un "hueco") exactamente en $p=10$?

p D(p) 10 ? D(p)
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Practica★★☆
La eficiencia de un panel solar en función de la temperatura $T$ (en grados Celsius) viene dada por la expresión $E(T) = \frac{T^3 - 27}{T^2 - 9}$ para valores cercanos…

La eficiencia de un panel solar en función de la temperatura $T$ (en grados Celsius) viene dada por la expresión $E(T) = \frac{T^3 - 27}{T^2 - 9}$ para valores cercanos a $T = 3$ (una temperatura crítica en un ensayo de laboratorio). Calcula el límite de la eficiencia cuando $T \to 3$ para determinar el valor teórico continuo en ese punto.

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Practica★★☆
El capital acumulado en una cuenta bancaria con interés compuesto continuo se puede modelizar mediante el límite…

El capital acumulado en una cuenta bancaria con interés compuesto continuo se puede modelizar mediante el límite $C(t) = \lim_{n \to \infty} C_0 \left(1 + \frac{r}{n}\right)^{nt}$, donde $n$ es el número de periodos de capitalización por año. Si el capital inicial es $C_0 = 5000$ euros y la tasa anual es $r = 0,04$, calcula el límite para obtener la fórmula del capital continuo y determina el saldo al cabo de $t = 10$ años.

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Practica★★☆
En la teoría de la relatividad, la energía cinética de una partícula de masa en reposo $m_0$ moviéndose a velocidad $v$ es…

En la teoría de la relatividad, la energía cinética de una partícula de masa en reposo $m_0$ moviéndose a velocidad $v$ es $E_c = m_0 c^2 \left( \frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}} - 1 \right)$, donde $c$ es la velocidad de la luz. Calcula el límite de $E_c$ cuando $v \to c^-$. ¿Qué implicación física tiene este resultado respecto a la posibilidad de que una partícula masiva alcance la velocidad de la luz?

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Practica★★☆
La concentración de un contaminante químico en un río se modeliza con la función:…

La concentración de un contaminante químico en un río se modeliza con la función:

$C(t) = \begin{cases} \frac{t^2 - 16}{t - 4} & \text{si } 0 \le t < 4 \\ at + b & \text{si } 4 \le t \le 8 \\ \frac{2t^2 - 32}{t - 4} & \text{si } t > 8 \end{cases}$

Halla los valores de $a$ y $b$ para que el modelo de concentración sea una función continua en todo momento.

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Practica★★☆
El beneficio a largo plazo de una empresa de tecnología viene dado por la diferencia entre dos modelos de previsión de ingresos y costes:…

El beneficio a largo plazo de una empresa de tecnología viene dado por la diferencia entre dos modelos de previsión de ingresos y costes: $B(t) = \sqrt{t^2 + 50t + 100} - \sqrt{t^2 + 10t}$, donde $t$ es el tiempo en meses. Calcula el límite del beneficio cuando $t \to \infty$ multiplicando y dividiendo por la expresión conjugada.

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Practica★★★
Un punto $P(x, x^2)$ se mueve sobre la parábola $y = x^2$ en el primer cuadrante. Se traza una línea recta que pasa por el punto fijo $A(0, 1)$ y por el punto $P$. Esta…

Un punto $P(x, x^2)$ se mueve sobre la parábola $y = x^2$ en el primer cuadrante. Se traza una línea recta que pasa por el punto fijo $A(0, 1)$ y por el punto $P$. Esta recta interseca al eje de abscisas en un punto $Q$. Calcula las coordenadas del punto $Q$ en función de $x$ y halla el límite de la posición de $Q$ cuando el punto $P$ se aleja hacia el infinito ($x \to \infty$).

X Y A(0,1) P(x,x²) Q y = x²
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Practica★★★
Un modelo de propagación de una epidemia estima que el número de infectados (en miles) sigue la función racional $I(t) = \frac{at^2 + bt + c}{t^2 + 1}$, donde $t$ es el…

Un modelo de propagación de una epidemia estima que el número de infectados (en miles) sigue la función racional $I(t) = \frac{at^2 + bt + c}{t^2 + 1}$, donde $t$ es el tiempo en semanas. Se sabe que a muy largo plazo el número de infectados se estabiliza en $50$ mil, que en el instante inicial $t=0$ había $10$ mil infectados, y que el límite de la función cuando $t \to 1$ es $35$. Halla los parámetros $a, b, c$.

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Practica★★★
La trayectoria vertical de un dron en una prueba de vuelo se ha programado según la función $h(t) = \frac{|t^2 - 9|}{t - 3}$ para $t \neq 3$, donde $h$ es la altura en…

La trayectoria vertical de un dron en una prueba de vuelo se ha programado según la función $h(t) = \frac{|t^2 - 9|}{t - 3}$ para $t \neq 3$, donde $h$ es la altura en metros y $t$ el tiempo en segundos. Para evitar un fallo en el software, el ingeniero debe asignar un valor a $h(3)$. Estudia los límites laterales en $t=3$. ¿Es posible definir $h(3)$ para que la función sea continua? Explica las consecuencias físicas de este comportamiento.

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Practica★★★
El coste de mantenimiento de dos servidores informáticos a largo plazo viene dado por las expresiones $C_1(x) = \frac{x^3 + 2x^2}{x^2 - 1}$ y…

El coste de mantenimiento de dos servidores informáticos a largo plazo viene dado por las expresiones $C_1(x) = \frac{x^3 + 2x^2}{x^2 - 1}$ y $C_2(x) = \frac{x^2 + 5x}{x + 1}$, donde $x$ son los meses de uso continuo. Se quiere saber si la diferencia de coste entre ambos servidores se estabiliza con el tiempo. Calcula $\lim_{x \to \infty} (C_1(x) - C_2(x))$.

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Practica★★★
Una empresa estima que sus ingresos mensuales (en miles de euros) siguen la función $I(x) = 2^x - x^2$, y sus costes operativos son $C(x) = \frac{10}{x+1}$, donde $x$ es…

Una empresa estima que sus ingresos mensuales (en miles de euros) siguen la función $I(x) = 2^x - x^2$, y sus costes operativos son $C(x) = \frac{10}{x+1}$, donde $x$ es el precio del producto en euros ($x \ge 0$). Demuestra, justificando tu respuesta mediante el Teorema de Bolzano, que existe un precio $x$ en el intervalo $[4, 5]$ para el cual la empresa tiene un beneficio estrictamente nulo.

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Practica★★★
En un cultivo de bacterias en condiciones controladas, la biomasa tras $t$ horas se modeliza mediante la función…

En un cultivo de bacterias en condiciones controladas, la biomasa tras $t$ horas se modeliza mediante la función $B(t) = 50 \left( \frac{t^2 + 3t + 1}{t^2 + t + 5} \right)^{2t}$. Sabiendo que se trata de una indeterminación del tipo $1^\infty$, calcula el límite de la biomasa cuando $t \to \infty$.

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Practica★★★
La función de demanda de un artículo de lujo es $D(p) = \frac{p^2 + ap + b}{p^2 - 4p + 3}$, donde $p$ es el precio en miles de euros. Se sabe que la función tiene una…

La función de demanda de un artículo de lujo es $D(p) = \frac{p^2 + ap + b}{p^2 - 4p + 3}$, donde $p$ es el precio en miles de euros. Se sabe que la función tiene una asíntota vertical en $p = 1$ pero NO tiene asíntota vertical en $p = 3$ (la discontinuidad en $p=3$ es evitable). Sabiendo que el límite de la demanda cuando $p \to 3$ es $2$, halla los parámetros $a$ y $b$.

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Practica★★★
Un péndulo amortiguado se suelta desde una posición inicial. Su amplitud de oscilación viene dada por la función $A(t) = e^{-0,1t} \frac{\sin(2t)}{t}$ para $t > 0$.…

Un péndulo amortiguado se suelta desde una posición inicial. Su amplitud de oscilación viene dada por la función $A(t) = e^{-0,1t} \frac{\sin(2t)}{t}$ para $t > 0$. Calcula el límite de la amplitud cuando $t \to 0^+$ (recuerda que $\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1$) y cuando $t \to \infty$. Interpreta el comportamiento del péndulo tanto en el instante inicial como a largo plazo.

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