Volver a la portadaMatemáticas · Precálculo · Cambiar asignatura
Empezar gratis
Precalculus · Matemáticas
Funciones · Tipos de límites y continuidad

Continuidad de una función

Te conviene dominar: Funciones definidas por partes (Álgebra 1)
Te conviene dominar: Fracciones algebraicas (Álgebra 1)

Si subes caminando una colina, tu elevación cambia sin saltos: en cada instante hay una elevación, y un momento después es casi la misma. Un estacionamiento del centro de la ciudad es distinto. A los 59 minutos pagas un precio, y un minuto después el precio salta. La primera situación es continua; la segunda no. En esta sección convertirás la idea de "no levantar el lápiz" en una prueba precisa usando límites.

Continuidad en un punto

Una función es continua en $x=a$ si su gráfica no se rompe allí. El valor al que se acerca la función desde ambos lados debe ser el valor que realmente toma en $a$.

Gráfica de una función continua en x = a: la curva pasa por el punto (a, f(a)) sin huecos ni saltos. x = a f(a) sin ruptura: el límite es f(a)

Cuando una función cambia de fórmula en $x=a$, los dos lados vienen de fórmulas distintas, así que se revisan por separado. Una función es continua por la izquierda en $a$ si $\lim_{x\to a^-} f(x)=f(a)$, y continua por la derecha si $\lim_{x\to a^+} f(x)=f(a)$. Ser continua en $a$ significa que ambas se cumplen.

Practica★☆☆Sin empezar
Dada la función definida a trozos: $f(x) = \begin{cases} 2x^2 - 3 & \text{si } x < 2 \\ 5x - 5 & \text{si } x \ge 2 \end{cases}$ Determina si $f(x)$ es continua en el…

Dada la función definida a trozos:

$f(x) = \begin{cases} 2x^2 - 3 & \text{si } x < 2 \\ 5x - 5 & \text{si } x \ge 2 \end{cases}$

Determina si $f(x)$ es continua en el punto $x = 2$.

Resolver

Tipos de discontinuidad

Cuando falla al menos una de las tres condiciones, $f$ es discontinua en ese punto. Hay tres tipos que aparecen constantemente. No son los únicos posibles (por ejemplo, $\sin(1/x)$ oscila sin parar cuando $x\to0$), pero son los que necesitas aquí.

Tres gráficas lado a lado: una discontinuidad removible con un hueco, una de salto con dos ramas a alturas distintas y una infinita con una asíntota vertical. removible salto infinita

En una gráfica, un círculo abierto marca un punto que falta o que no pertenece a ese tramo, y un círculo relleno marca el valor real. Un hueco indica discontinuidad removible; dos tramos a alturas distintas indican un salto; una curva que se dispara a lo largo de una recta vertical indica una discontinuidad infinita.

Practica★☆☆Sin empezar
Observa la gráfica de la función $f(x)$. Identifica los puntos donde la función presenta discontinuidades y clasifica el tipo de discontinuidad en cada uno de ellos.

Observa la gráfica de la función $f(x)$. Identifica los puntos donde la función presenta discontinuidades y clasifica el tipo de discontinuidad en cada uno de ellos.

X Y 0 1 4 −2 2 4 f(x)
Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
La función racional $f(x) = \frac{x^2 + 2x - 8}{x - 2}$ no está definida en $x = 2$. ¿Qué valor numérico debería tomar $f(2)$ para que la función sea continua en dicho…

La función racional $f(x) = \frac{x^2 + 2x - 8}{x - 2}$ no está definida en $x = 2$. ¿Qué valor numérico debería tomar $f(2)$ para que la función sea continua en dicho punto?

Resolver

Dónde son continuas las funciones conocidas

No vas a comprobar tres condiciones cada vez. La mayoría de las funciones que conoces son continuas en todos los puntos donde están definidas.

Función Continua en
Polinomio todos los números reales
Racional $\dfrac{p(x)}{q(x)}$ todo $x$ con $q(x)\neq 0$
$\sqrt{g(x)}$ donde $g(x)\ge 0$
$e^{g(x)}$, $\sin$, $\cos$, $\lvert x\rvert$ todos los números reales (cuando $g$ es continua)
$\ln g(x)$, $\log g(x)$ donde $g(x)>0$

Las sumas, diferencias, productos y cocientes (con denominador distinto de cero) de funciones continuas son continuos. También lo es una composición $f(g(x))$ donde $g$ es continua en $x$ y $f$ es continua en $g(x)$.

En el extremo de un dominio como $[4,\infty)$ solo hay un lado, así que "continua" allí significa continua por ese lado.

Recta numérica con el dominio de la raíz cuadrada de (x − 4)(x + 3): las semirrectas x menor o igual que −3 y x mayor o igual que 4, con círculos rellenos en los extremos. −3 4 radicando < 0 aquí
Practica★☆☆Sin empezar
Determina el dominio de continuidad de la función con radical $f(x) = \sqrt{x^2 - 5x + 6}$.

Determina el dominio de continuidad de la función con radical $f(x) = \sqrt{x^2 - 5x + 6}$.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Estudia la continuidad de la función logarítmica $f(x) = \ln(8 - 2x)$, indicando claramente el intervalo de números reales donde es continua.

Estudia la continuidad de la función logarítmica $f(x) = \ln(8 - 2x)$, indicando claramente el intervalo de números reales donde es continua.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Dadas las funciones $g(x) = \frac{1}{x - 2}$ y $h(x) = \sqrt{x + 1}$, obtén la expresión analítica de la función compuesta $f(x) = g(h(x))$ y estudia exhaustivamente su…

Dadas las funciones $g(x) = \frac{1}{x - 2}$ y $h(x) = \sqrt{x + 1}$, obtén la expresión analítica de la función compuesta $f(x) = g(h(x))$ y estudia exhaustivamente su continuidad, indicando su dominio y el tipo de discontinuidades que presenta.

Resolver

Funciones racionales: huecos y asíntotas

Una función racional solo puede ser discontinua donde el denominador es $0$. En cada uno de esos valores de $x$, decides si hay un hueco o una asíntota.

Gráfica de f(x) = (x − 3)(x + 1) / ((x − 1)(x + 1)) con una asíntota vertical en x = 1 y un hueco en el punto (−1, 2), donde se canceló el factor común x + 1. hueco en (−1, 2) x = 1
Practica★☆☆Sin empezar
Estudia la continuidad de la función $f(x) = \frac{x^2-x-6}{x^2-9}$ y clasifica sus puntos de discontinuidad.

Estudia la continuidad de la función $f(x) = \frac{x^2-x-6}{x^2-9}$ y clasifica sus puntos de discontinuidad.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Estudia detalladamente la continuidad de la función racional $f(x) = \frac{x^3 - 3x^2 - x + 3}{x^2 - x - 6}$. Clasifica los tipos de discontinuidad que presenta en los…

Estudia detalladamente la continuidad de la función racional $f(x) = \frac{x^3 - 3x^2 - x + 3}{x^2 - x - 6}$. Clasifica los tipos de discontinuidad que presenta en los puntos donde no está definida.

Resolver

Funciones definidas por partes: hallar un parámetro

Si cada tramo es continuo en su propio intervalo, los únicos lugares que quedan por revisar son los puntos donde cambia la fórmula (las "uniones"). Claro, cada tramo también puede tener sus propios puntos conflictivos, como un denominador que se anula dentro de su intervalo.

Para hallar un parámetro desconocido, plantea la ecuación "izquierda = derecha":

  1. Halla $f(a)$ con el tramo que incluye $a$ (el que tiene $\le$ o $\ge$).

  2. Halla los dos límites laterales. Simplifica primero si obtienes $\frac00$.

  3. Iguálalos y despeja el parámetro.

Gráfica de una función definida por partes donde un tramo parabólico y un tramo recto se encuentran en el mismo punto en x = 2. x = 2 x² + 1 ax − 3 se unen en x = 2, así que 2a − 3 = 5
Practica★☆☆Sin empezar
Calcula el valor de $k$ para que la siguiente función sea continua en $x = 1$:…

Calcula el valor de $k$ para que la siguiente función sea continua en $x = 1$:

$f(x) = \begin{cases} 3x + k & \text{si } x \le 1 \\ x^2 - 4x + 5 & \text{si } x > 1 \end{cases}$

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Estudia la continuidad de la siguiente función, calculando el valor de $k$ que la hace continua en el punto $x=0$:…

Estudia la continuidad de la siguiente función, calculando el valor de $k$ que la hace continua en el punto $x=0$:

$f(x) = \begin{cases} e^{2x} + k & \text{si } x \le 0 \\ \frac{x^2 + 3x}{x} & \text{si } x > 0 \end{cases}$

Resolver

Dos o más parámetros

Con dos incógnitas necesitas dos ecuaciones. Cada unión da una, y también cualquier dato adicional del problema. Luego resuelves un sistema (sustitución o eliminación).

Cuando un modelo da información adicional, como "$c_p(10)=3.5$", sustitúyela en el tramo correcto para obtener una ecuación más. Para logaritmos recuerda que $\log_{10}100=2$ y $\log_{10}1000=3$.

Practica★★☆Sin empezar
Determina los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la función $f(x)$ sea continua en todo el conjunto de los números reales $\mathbb{R}$:…

Determina los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la función $f(x)$ sea continua en todo el conjunto de los números reales $\mathbb{R}$:

$f(x) = \begin{cases} x + a & \text{si } x \le -1 \\ x^2 - b & \text{si } -1 < x < 2 \\ 3x - 1 & \text{si } x \ge 2 \end{cases}$

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Calcula los parámetros $a$ y $b$ para que la siguiente función sea continua en todo su dominio:…

Calcula los parámetros $a$ y $b$ para que la siguiente función sea continua en todo su dominio:

$f(x) = \begin{cases} \frac{a}{x - 1} & \text{si } x < 0 \\ x^2 + b & \text{si } 0 \le x \le 2 \\ e^{x - 2} + 1 & \text{si } x > 2 \end{cases}$

Resolver
Practica★★★Sin empezar
La capacidad térmica específica de un gas en función de la temperatura $T$ (en Kelvin) se modela mediante la siguiente función definida a trozos:…

La capacidad térmica específica de un gas en función de la temperatura $T$ (en Kelvin) se modela mediante la siguiente función definida a trozos:

$c_p(T) = \begin{cases} a + bT & \text{si } 0 < T \le 100 \\ c \log_{10}(T) & \text{si } T > 100 \end{cases}$

Sabiendo que $c_p(10) = 3.5$, que el modelo físico exige que la función sea continua en $T = 100$, y que a una temperatura de $1000$ Kelvin la capacidad es de $12$, determina los valores de los parámetros $a, b$ y $c$.

Resolver

Funciones racionales con parámetros

Ahora la incógnita está dentro de una función racional, y te dicen qué tipo de discontinuidad hay. Traduce cada condición a una afirmación algebraica.

Practica★★☆Sin empezar
Dada la función $f(x) = \frac{x^2 + kx - 6}{x - 2}$, calcula el valor del parámetro $k$ para que la discontinuidad en $x = 2$ sea evitable. Una vez hallado, ¿cuál será…

Dada la función $f(x) = \frac{x^2 + kx - 6}{x - 2}$, calcula el valor del parámetro $k$ para que la discontinuidad en $x = 2$ sea evitable. Una vez hallado, ¿cuál será el valor del límite de la función en ese punto?

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Encuentra los valores de los parámetros $a, b, c$ y $d$ para que la función racional $f(x) = \frac{x^2 + ax + b}{x^2 - cx + d}$ cumpla simultáneamente las tres…

Encuentra los valores de los parámetros $a, b, c$ y $d$ para que la función racional $f(x) = \frac{x^2 + ax + b}{x^2 - cx + d}$ cumpla simultáneamente las tres siguientes condiciones:

  • Tiene una discontinuidad evitable en $x = 1$.

  • Tiene una discontinuidad de salto infinito en $x = -2$.

  • Su gráfica pasa por el origen de coordenadas.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Discute la continuidad de la función $f(x) = \frac{x^2 - 1}{x^2 - mx + 4}$ en función de los posibles valores del parámetro real $m$. Presta especial atención a los…

Discute la continuidad de la función $f(x) = \frac{x^2 - 1}{x^2 - mx + 4}$ en función de los posibles valores del parámetro real $m$. Presta especial atención a los casos en los que el denominador tiene raíces que coinciden con las del numerador.

Resolver

Valor absoluto y funciones escalonadas

Valor absoluto

Para estudiar $|g(x)|$, reescríbela como una función definida por partes, hallando dónde $g(x)$ es positiva o negativa:

$$|g(x)|=\begin{cases} g(x) & g(x)\ge 0 \\ -g(x) & g(x)<0\end{cases}$$

Si $g$ es continua, $|g|$ es una composición de funciones continuas, así que $|g|$ también es continua. Sin embargo, una división entre una expresión que se anula aún puede causar problemas.

Funciones escalonadas

Muchos precios son funciones escalonadas: el precio es constante y luego salta. Aparecen con la función parte entera (piso) $\lfloor t\rfloor$ (el mayor entero que no supera a $t$).

Los precios de estacionamientos y envíos suelen decir "o fracción": cualquier parte de una hora cuenta como una hora completa. Eso es redondear hacia arriba, y la función que lo hace es la función techo $\lceil t\rceil$, el menor entero que no es menor que $t$. Por ejemplo, $\lceil 0.2\rceil=1$, $\lceil 1\rceil=1$ y $\lceil 1.01\rceil=2$. El número de horas que te cobran es $\lceil t\rceil$.

Con "o fracción", el límite entre tramos pertenece al precio más bajo: exactamente 1 hora cuesta el precio de la primera hora, y 1 hora y 1 segundo cuesta más. Por eso, en la gráfica cada escalón tiene un punto abierto en el extremo izquierdo y un punto relleno en el extremo derecho.

Gráfica escalonada del costo de un estacionamiento: 3 dólares hasta 1 hora, 5 dólares hasta 2 horas, 7 dólares hasta 3 horas, con un punto abierto en el extremo izquierdo y uno relleno en el derecho de cada escalón. 1 2 3 h $3 $5 $7

Como cada límite lateral es finito y son distintos, el borde de cada escalón es una discontinuidad de salto, pero entre los bordes la función es constante y, por lo tanto, continua.

Volvamos al principio: un estacionamiento que cobra $\$2.50$ por la primera hora te cobra $\$2.50$ a los 59 minutos, y en cuanto pasas de 60 minutos el precio salta al siguiente nivel. Eso es exactamente una discontinuidad de salto en una función escalonada.

Practica★☆☆Sin empezar
Expresa la función con valor absoluto $f(x) = |x^2 - 4x|$ como una función definida a trozos y estudia su continuidad en los puntos $x = 0$ y $x = 4$.

Expresa la función con valor absoluto $f(x) = |x^2 - 4x|$ como una función definida a trozos y estudia su continuidad en los puntos $x = 0$ y $x = 4$.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un estacionamiento céntrico cobra $\$2.50$ por la primera hora o fracción, y $\$1.50$ por cada hora o fracción adicional. Escribe la expresión analítica de la función…

Un estacionamiento céntrico cobra $\$2.50$ por la primera hora o fracción, y $\$1.50$ por cada hora o fracción adicional.

Escribe la expresión analítica de la función escalonada $C(t)$ que representa el costo para un tiempo de estacionamiento $0 < t \le 4$ horas. Estudia su continuidad e indica qué tipo de discontinuidades presenta.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Estudia la continuidad de la función $f(x) = \frac{|x^2 - 4|}{x - 2}$. Escribe previamente la función como una función definida a trozos sin usar el valor absoluto y…

Estudia la continuidad de la función $f(x) = \frac{|x^2 - 4|}{x - 2}$. Escribe previamente la función como una función definida a trozos sin usar el valor absoluto y clasifica detalladamente las discontinuidades que encuentres.

Resolver

Continuidad en contexto y a partir de gráficas

Los modelos reales son funciones definidas por partes. La continuidad dice que no hay un cambio brusco en la unión. Un salto dice que algo ocurre al instante: se cobra una tarifa o se inyecta una dosis.

Cuando los datos vienen de una gráfica, lee los puntos clave y convierte cada uno en una ecuación. Para una gráfica racional, traduce sus características:

  • Una asíntota vertical en $x=q$ significa que $(x-q)$ permanece en el denominador.

  • Un hueco en $x=p$ significa que $(x-p)$ aparece en el numerador y en el denominador, y la altura del hueco es el límite.

  • Una asíntota horizontal en $y=1$ con grados iguales significa que los coeficientes principales son iguales.

  • Una intersección con el eje $x$ es un cero del numerador que no se cancela.

Practica★★☆Sin empezar
Una compañía de telefonía celular ofrece una tarifa de datos con las siguientes condiciones: se paga una cuota fija de $\$10$ que incluye los primeros $5…

Una compañía de telefonía celular ofrece una tarifa de datos con las siguientes condiciones: se paga una cuota fija de $\$10$ que incluye los primeros $5$ GB. Por cada GB adicional hasta llegar a los $20$ GB, se pagan $\$2$. A partir de los $20$ GB, el precio sigue la expresión $a + 1.5x$, donde $x$ es el total de GB consumidos.

Halla el valor del parámetro $a$ para que la función que representa el costo total sea continua en todo momento y escribe la expresión analítica completa de dicha función.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
El siguiente gráfico muestra la concentración $C(t)$ de un fármaco en la sangre de un paciente en función del tiempo $t$ (en horas). La curva para $0 \le t \le 4$ sigue…

El siguiente gráfico muestra la concentración $C(t)$ de un fármaco en la sangre de un paciente en función del tiempo $t$ (en horas). La curva para $0 \le t \le 4$ sigue un modelo cuadrático de la forma $C(t) = at^2+bt$, y para $t > 4$ sigue un modelo exponencial $C(t) = k \cdot 2^{-0.5t}$.

  1. a) Determina los valores de los parámetros $a$, $b$ y $k$ observando los puntos clave en la gráfica.
  2. b) Estudia la continuidad de la función en $t=4$ e interpreta el significado de la discontinuidad en el contexto médico de la administración del fármaco.
Tiempo (h) Concentración (mg/L) 2 4 6 10 20
Resolver
Practica★★★Sin empezar
La gráfica muestra la representación de la función $g(x) = \frac{x^2 + bx + c}{x^2 + dx + e}$ para todo $x \neq -1$, definiéndose adicionalmente $g(-1) = 2$. a) A partir…

La gráfica muestra la representación de la función $g(x) = \frac{x^2 + bx + c}{x^2 + dx + e}$ para todo $x \neq -1$, definiéndose adicionalmente $g(-1) = 2$.

  1. a) A partir de las asíntotas y el hueco observable en la gráfica, determina los valores de los parámetros $b, c, d$ y $e$.
  2. b) Estudia la continuidad de $g(x)$ en todo su dominio y clasifica sus discontinuidades.
X Y 1 2 3 −1 −2 1 2 −1 g(x)
Resolver

El teorema del valor intermedio

Si subes en un carro desde el nivel del mar hasta 1,000 pies sin teletransportarte, tuviste que pasar por 500 pies en algún momento. La continuidad prohíbe saltarse valores.

Algunos problemas llaman al caso del cero teorema de Bolzano. Es lo mismo. En inglés, el teorema del valor intermedio se llama Intermediate Value Theorem (IVT).

Una curva continua que empieza debajo del eje x en x = a y termina encima en x = b debe cruzar el eje x en algún punto c entre ambos. a b f(a) < 0 f(b) > 0 c
Practica★★☆Sin empezar
Utiliza el teorema de Bolzano para demostrar que la ecuación $x^3 - 3x + 1 = 0$ tiene al menos una solución real en el intervalo $[0, 1]$. Explica por qué es aplicable…

Utiliza el teorema de Bolzano para demostrar que la ecuación $x^3 - 3x + 1 = 0$ tiene al menos una solución real en el intervalo $[0, 1]$. Explica por qué es aplicable el teorema a este caso particular.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Determina para qué valores del parámetro $m$ se puede garantizar, aplicando rigurosamente el teorema de Bolzano, que la función $f(x) = x^3 - mx^2 + 2$ tiene al menos…

Determina para qué valores del parámetro $m$ se puede garantizar, aplicando rigurosamente el teorema de Bolzano, que la función $f(x) = x^3 - mx^2 + 2$ tiene al menos una raíz en el intervalo cerrado $[-1, 1]$.

Resolver

Resumen

Ver todos los ejercicios de este apartado