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Universidad · Cálculo I
Límites y continuidad · Continuidad

Discontinuidades y parámetros

Un modelo de fuerza sube linealmente durante dos segundos y luego decae exponencialmente. Si las dos fórmulas no coinciden en $t=2$, el modelo predice un salto instantáneo de fuerza, algo físicamente absurdo. ¿Cómo se detecta un salto, qué tipos de ruptura existen y cómo se elige un parámetro para eliminarla?

Continuidad en un punto

Intuitivamente: puedes dibujar la gráfica cerca de $a$ sin levantar el lápiz. Formalmente, para todo $\varepsilon>0$ existe $\delta>0$ tal que $|x-a|<\delta\Rightarrow|f(x)-f(a)|<\varepsilon$.

Gráfica de una función continua en a: al acercarse x a a, los valores de f se acercan a f(a), dentro de una banda de anchura épsilon. a f(a) ± ε
Practica★☆☆Sin empezar
Estudia la continuidad en $0$ de $f(x)=x+1$ si $x<0$ y $f(x)=x^2$ si $x\geq0$. La figura ilustra los datos y relaciones del problema.

Estudia la continuidad en $0$ de $f(x)=x+1$ si $x<0$ y $f(x)=x^2$ si $x\geq0$.

La figura ilustra los datos y relaciones del problema.

x y −2 −1 1 2 −1 1 2 3 4 (0, 1) (0, 0)
Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Indica el conjunto de continuidad de $f(x)=\ln(x^2-1)$ como función real y justifica la respuesta mediante composición.

Indica el conjunto de continuidad de $f(x)=\ln(x^2-1)$ como función real y justifica la respuesta mediante composición.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Estudia la continuidad de $f(x)=|x-2|$ en $2$ sin recurrir a derivadas.

Estudia la continuidad de $f(x)=|x-2|$ en $2$ sin recurrir a derivadas.

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Clasificación de discontinuidades

Tres gráficas: discontinuidad evitable con un punto hueco, de salto con dos tramos a distinta altura y esencial con una asíntota vertical. evitable salto esencial
Practica★☆☆Sin empezar
Clasifica la discontinuidad en $2$ de $f(x)=(x^2-4)/(x-2)$ y prolonga la función para hacerla continua.

Clasifica la discontinuidad en $2$ de $f(x)=(x^2-4)/(x-2)$ y prolonga la función para hacerla continua.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
¿Puede asignarse un valor a $f(0)$ para hacer continua $f(x)=1/x^2$? Justifica.

¿Puede asignarse un valor a $f(0)$ para hacer continua $f(x)=1/x^2$? Justifica.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Sea $f(x)=\lfloor x\rfloor$, donde $\lfloor x\rfloor$ es el mayor entero no superior a $x$. Localiza y clasifica todas sus discontinuidades.

Sea $f(x)=\lfloor x\rfloor$, donde $\lfloor x\rfloor$ es el mayor entero no superior a $x$. Localiza y clasifica todas sus discontinuidades.

Resolver

Funciones definidas a trozos y parámetros

Para que una función a trozos sea continua en un punto de unión $a$, hace falta

$$f(a^-)=f(a^+)=f(a).$$

Cada punto de unión aporta una ecuación; con ella se despejan los parámetros. Dentro de cada trozo la continuidad la dan las propiedades de álgebra y composición.

Gráfica de la fuerza: recta creciente hasta t igual a 2 que enlaza sin salto con una exponencial decreciente. t = 2 kt 12e^−(t−2)
Practica★☆☆Sin empezar
Determina $a$ para que $f(x)=\sin x/x$ si $x\neq0$ y $f(0)=a$ sea continua.

Determina $a$ para que $f(x)=\sin x/x$ si $x\neq0$ y $f(0)=a$ sea continua.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Determina $a,b$ para que $f(x)=x^2$ si $x\leq1$, $ax+b$ si $1<x<3$, y $2x+1$ si $x\geq3$ sea continua en todo $\mathbb R$.

Determina $a,b$ para que $f(x)=x^2$ si $x\leq1$, $ax+b$ si $1

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un modelo de fuerza usa $F(t)=kt$ para $0\leq t\leq2$ y $F(t)=12e^{-(t-2)}$ para $t>2$, en newtons y segundos. Elige $k$ para evitar un salto de fuerza e indica sus…

Un modelo de fuerza usa $F(t)=kt$ para $0\leq t\leq2$ y $F(t)=12e^{-(t-2)}$ para $t>2$, en newtons y segundos. Elige $k$ para evitar un salto de fuerza e indica sus unidades.

La figura ilustra los datos y relaciones del problema.

F = k · t (k = ?) t (s) F (N) 0 2 6 12 F = 12 · exp(−(t − 2))
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Oscilaciones, acotación y límites con parámetro

Gráfica de x por seno de 1 partido por x, oscilando entre las rectas y igual a x e y igual a menos x y tendiendo a cero en el origen. en 0 se cierra
Practica★★☆Sin empezar
Estudia la continuidad en $0$ de $f(x)=x\sin(1/x)$ si $x\neq0$, $f(0)=0$.

Estudia la continuidad en $0$ de $f(x)=x\sin(1/x)$ si $x\neq0$, $f(0)=0$.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Prueba que el producto de una función continua que se anula en $a$ y una función acotada cerca de $a$ tiene límite cero, aunque la segunda no sea continua.

Prueba que el producto de una función continua que se anula en $a$ y una función acotada cerca de $a$ tiene límite cero, aunque la segunda no sea continua.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Para $p\in\mathbb R$, estudia cuándo $f_p(x)=x^p\sin(1/x)$ en $x>0$ admite prolongación continua a $0$.

Para $p\in\mathbb R$, estudia cuándo $f_p(x)=x^p\sin(1/x)$ en $x>0$ admite prolongación continua a $0$.

Resolver

Argumentos de continuidad más finos

Dos gráficas que se cruzan; el máximo de ambas se resalta como una curva con un pico en el punto de cruce, sin saltos. máx(f, g): continuo
Practica★★☆Sin empezar
Estudia si puede prolongarse continuamente $f(x)=\frac{|x-1|}{x-1}$ en $1$. Si no, explica qué condiciones de continuidad fallan.

Estudia si puede prolongarse continuamente $f(x)=\frac{|x-1|}{x-1}$ en $1$. Si no, explica qué condiciones de continuidad fallan.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Sean $f,g$ continuas. Demuestra que $\max(f,g)$ y $\min(f,g)$ son continuas sin usar derivadas.

Sean $f,g$ continuas. Demuestra que $\max(f,g)$ y $\min(f,g)$ son continuas sin usar derivadas.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Sea $f$ continua en $a$ y $f(a)\neq0$. Demuestra que $1/f$ está definida y es continua en algún entorno de $a$, dando una cota que evite dividir por cero.

Sea $f$ continua en $a$ y $f(a)\neq0$. Demuestra que $1/f$ está definida y es continua en algún entorno de $a$, dando una cota que evite dividir por cero.

Resolver

Vuelve al principio: eliges $k=6$ N/s porque $F(2^-)=2k$ debe igualar $F(2^+)=12$; así desaparece el salto de fuerza.

Resumen

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