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2° EMS · Matemática
Funciones · Límites

Asíntotas y ramas infinitas en funciones racionales

Te conviene dominar: Fracciones algebraicas (1.° de Educación Media Superior (bachillerato))
Te conviene dominar: División de polinomios (9.° grado de Educación Básica Integrada (3.° de liceo))

Una cuenta nueva de una red social crece muy rápido al principio, pero ¿puede seguir creciendo para siempre? Y cuando una función racional tiene un valor prohibido, ¿qué hace la gráfica cerca de él? Para responder, sin necesidad de graficar punto por punto, usamos las asíntotas: rectas a las que la curva se acerca cada vez más. Al final de la página volvemos a la cuenta de seguidores.

Comparar grados: el límite en el infinito

El comportamiento de $\dfrac{P(x)}{Q(x)}$ cuando $x\to\pm\infty$ depende de comparar el grado de $P$ con el de $Q$: los términos de menor grado se vuelven insignificantes.

Gráfica de una función racional que desciende y se aproxima a la asíntota horizontal y = 0 cuando x tiende a más infinito y = 0 (asíntota) x → ∞ grado numerador < grado denominador → el límite es 0

También con raíces se compara el "grado" efectivo: $\sqrt{x^2-3x}$ se comporta como $\sqrt{x^2}=|x|$, o sea como $x$ cuando $x\to+\infty$ (y como $-x$ cuando $x\to-\infty$). Por eso $\dfrac{\sqrt{4x^2+1}}{x-5}$ se parece a $\dfrac{2x}{x}=2$.

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Calcula los siguientes límites analizando el término de mayor grado de cada polinomio: a) $\lim_{x \to +\infty} (2x^3 - 5x^2 + 10)$ b)…

Calcula los siguientes límites analizando el término de mayor grado de cada polinomio:

  1. a) $\lim_{x \to +\infty} (2x^3 - 5x^2 + 10)$
  1. b) $\lim_{x \to -\infty} (-x^2 + 3x - 1)$
  1. c) $\lim_{x \to +\infty} (4 - x^4)$
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Calcula los límites cuando $x \to +\infty$ y cuando $x \to -\infty$ de las siguientes funciones racionales comparando los grados del numerador y del denominador: a)…

Calcula los límites cuando $x \to +\infty$ y cuando $x \to -\infty$ de las siguientes funciones racionales comparando los grados del numerador y del denominador:

  1. a) $f(x) = \frac{3x^2 - 5}{x^3 + 2x}$
  1. b) $g(x) = \frac{x^2 + 1}{4x^2 - 3x}$
  1. c) $h(x) = \frac{5x^3 + 2}{x^2 - 7}$
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Calcula los siguientes límites de funciones con raíces: a) $\lim_{x \to +\infty} \sqrt{x^2 - 3x}$ b) $\lim_{x \to +\infty} \frac{\sqrt{4x^2 + 1}}{x - 5}$ c)…

Calcula los siguientes límites de funciones con raíces:

  1. a) $\lim_{x \to +\infty} \sqrt{x^2 - 3x}$
  1. b) $\lim_{x \to +\infty} \frac{\sqrt{4x^2 + 1}}{x - 5}$
  1. c) $\lim_{x \to +\infty} \frac{x+2}{\sqrt{x^3 + 1}}$
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Asíntota horizontal

Cuando el límite en el infinito es un número finito $L$, la recta $y=L$ es una asíntota horizontal: el valor al que se acerca la función a largo plazo.

Fijate que en funciones con exponenciales el límite también puede dar una asíntota horizontal: cuando $x\to-\infty$, $3^x\to0$, y entonces $\dfrac{3^x+2}{3^x-1}\to\dfrac{2}{-1}=-2$.

Y con una raíz que resta algo del mismo orden, como $\sqrt{x^2+5x}-x$, hay que multiplicar y dividir por el conjugado: $\sqrt{x^2+5x}-x=\dfrac{5x}{\sqrt{x^2+5x}+x}\to\dfrac{5x}{2x}=\dfrac52$ cuando $x\to+\infty$.

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Dada la siguiente gráfica de la función $f(x)$, determina el valor de los límites en el infinito e indica la ecuación de su asíntota horizontal: a)…

Dada la siguiente gráfica de la función $f(x)$, determina el valor de los límites en el infinito e indica la ecuación de su asíntota horizontal:

  1. a) $\lim_{x \to +\infty} f(x)$
  1. b) $\lim_{x \to -\infty} f(x)$
−2 −4 −6 −8 2 4 6 8 −2 2 4 6 0 x y f(x) Asíntota: y = ? b) x → −∞ f(x) → ? a) x → +∞ f(x) → ?
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Halla la ecuación de la asíntota horizontal de las siguientes funciones. Si no tiene, indícalo razonadamente: a) $f(x) = \frac{2x - 1}{x + 3}$ b)…

Halla la ecuación de la asíntota horizontal de las siguientes funciones. Si no tiene, indícalo razonadamente:

  1. a) $f(x) = \frac{2x - 1}{x + 3}$
  1. b) $g(x) = \frac{4}{x^2 - 1}$
  1. c) $h(x) = \frac{x^2 + 5}{2x - 3}$
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El número de usuarios de una red social educativa, medido en miles, sigue la evolución temporal $t$ (en meses) según la función: $$N(t) = \frac{20t + 100}{0,5t + 2}$$ 1.…

El número de usuarios de una red social educativa, medido en miles, sigue la evolución temporal $t$ (en meses) según la función:

$$N(t) = \frac{20t + 100}{0,5t + 2}$$
  1. Calcula el número de usuarios iniciales (en $t=0$).

  2. Determina a cuánto tenderá el número de usuarios a largo plazo (cuando $t \to +\infty$).

  3. ¿Existe algún valor de $t$ para el cual la función no sea continua? Razona si dicho valor tiene sentido en el contexto del problema.

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Calcula los siguientes límites y determina, a partir de ellos, las asíntotas horizontales de cada función: 1. $\lim_{x \to +\infty} \left( \sqrt{x^2 + 5x} - x \right)$…

Calcula los siguientes límites y determina, a partir de ellos, las asíntotas horizontales de cada función:

  1. $\lim_{x \to +\infty} \left( \sqrt{x^2 + 5x} - x \right)$

  2. $\lim_{x \to -\infty} \frac{3^x + 2}{3^x - 1}$

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Asíntota vertical

Las asíntotas verticales aparecen en los valores que anulan el denominador pero no el numerador: ahí la función "se dispara" hacia $+\infty$ o $-\infty$.

Gráfica de una función con una asíntota vertical discontinua en x = 0, cuyas ramas crecen hacia el infinito al acercarse a la recta por ambos lados x = 0 cerca de x = 0, f(x) → +∞ por los dos lados
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Para la función $f(x) = \dfrac{1}{x^2}$, completa la siguiente tabla de valores para investigar su comportamiento cuando $x$ se acerca a $0$. | $x$ | $-0,1$ | $-0,01$ |…

Para la función $f(x) = \dfrac{1}{x^2}$, completa la siguiente tabla de valores para investigar su comportamiento cuando $x$ se acerca a $0$.

$x$ $-0,1$ $-0,01$ $0$ $0,01$ $0,1$
$f(x)$ ? ? No def. ? ?

A partir de la tabla, deduce el valor de los límites laterales $\lim_{x \to 0^-} f(x)$ y $\lim_{x \to 0^+} f(x)$. ¿Existe el límite global en $x=0$?

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Dada la función $f(x) = \dfrac{x + 1}{x - 4}$: a) Indica cuál es su dominio de definición. b) Calcula los límites laterales en el punto donde la función no está…

Dada la función $f(x) = \dfrac{x + 1}{x - 4}$:

  1. a) Indica cuál es su dominio de definición.
  2. b) Calcula los límites laterales en el punto donde la función no está definida: $\lim_{x \to 4^-} f(x)$ y $\lim_{x \to 4^+} f(x)$.
  3. c) ¿Qué tipo de rama infinita presenta la función en $x = 4$?
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Dada la función racional $f(x) = \frac{2x^2 - 8}{x^2 - x - 2}$: 1. Determina su dominio de definición. 2. Calcula los límites laterales en los puntos donde la función no…

Dada la función racional $f(x) = \frac{2x^2 - 8}{x^2 - x - 2}$:

  1. Determina su dominio de definición.

  2. Calcula los límites laterales en los puntos donde la función no está definida.

  3. Especifica cuáles de esos puntos corresponden a una asíntota vertical y cuáles a una discontinuidad evitable (punto desplazado).

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Considera la función $f(x) = \frac{k}{x^2 - 9}$. 1. Si sabemos que la función pasa por el punto $(0, -1)$, halla el valor de $k$. 2. Con el valor de $k$ obtenido,…

Considera la función $f(x) = \frac{k}{x^2 - 9}$.

  1. Si sabemos que la función pasa por el punto $(0, -1)$, halla el valor de $k$.

  2. Con el valor de $k$ obtenido, realiza un estudio completo de las asíntotas de la función y sitúa las ramas infinitas de la misma respecto a sus asíntotas verticales.

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Asíntota oblicua

Cuando el numerador tiene exactamente un grado más que el denominador, la función no se acerca a una recta horizontal sino a una recta inclinada.

Un caso con la misma idea: $f(x)=\dfrac{x^3}{x^2+1}=x-\dfrac{x}{x^2+1}$. La asíntota oblicua es $y=x$, y para $x$ grande y positivo la curva queda por debajo (se resta algo positivo); para $x$ grande y negativo queda por encima.

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Estudia el comportamiento en el infinito de la función $f(x) = \frac{x^2 - 3x}{x + 1}$ calculando: a) La existencia de una asíntota oblicua de la forma $y = mx + n$. b)…

Estudia el comportamiento en el infinito de la función $f(x) = \frac{x^2 - 3x}{x + 1}$ calculando:

  1. a) La existencia de una asíntota oblicua de la forma $y = mx + n$.
  1. b) La posición relativa de la curva respecto a dicha asíntota cuando $x \to +\infty$ (indica si la función va por encima o por debajo de la recta).
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Estudia las ramas infinitas de la función $f(x) = \dfrac{x^3}{x^2 + 1}$. Al no tener asíntotas horizontales ni verticales, determina la ecuación de su asíntota oblicua y…

Estudia las ramas infinitas de la función $f(x) = \dfrac{x^3}{x^2 + 1}$. Al no tener asíntotas horizontales ni verticales, determina la ecuación de su asíntota oblicua y representa esquemáticamente su comportamiento en el infinito mediante el siguiente gráfico de referencia:

x f(x) O 1 5 −1 −5 1 5 −1 −5 y = mx + n = ? f(x) = x³ x² + 1 Curva f(x) Asíntota ? Cálculo de Asíntota m = lim ( f(x) / x ) = ? n = lim ( f(x) - mx ) = ? ( x → ±∞ ) Zoom (x → +∞) ¿Posición relativa? Zoom (x → -∞) ¿Posición relativa? Estudio de Ramas Infinitas
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Dada la función racional $f(x) = \frac{ax^2 + bx + 1}{2x - 4}$, calcula los valores de los parámetros $a$ y $b$ sabiendo que la función tiene una asíntota oblicua cuya…

Dada la función racional $f(x) = \frac{ax^2 + bx + 1}{2x - 4}$, calcula los valores de los parámetros $a$ y $b$ sabiendo que la función tiene una asíntota oblicua cuya ecuación es $y = 2x + 5$. Una vez hallados los parámetros, estudia si la gráfica de la función se encuentra por encima o por debajo de dicha asíntota cuando $x \to +\infty$.

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Halla la ecuación de la asíntota oblicua de la función $f(x) = \frac{2x^3 - 5x^2 + 1}{x^2 + x}$. Una vez obtenida: a) Calcula el punto donde la gráfica de la función…

Halla la ecuación de la asíntota oblicua de la función $f(x) = \frac{2x^3 - 5x^2 + 1}{x^2 + x}$. Una vez obtenida:

  1. a) Calcula el punto donde la gráfica de la función corta a dicha asíntota oblicua.
  2. b) Determina, mediante el estudio del límite de la diferencia $[f(x) - (mx+n)]$, si la función se acerca a la asíntota por encima o por debajo cuando $x \to +\infty$.
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Lectura completa de una función racional

Juntando todo, comparar grados y buscar los ceros del denominador permite describir una función racional sin tabular muchos puntos.

Para parámetros, planteá las condiciones como ecuaciones: una asíntota vertical en $x=2$ para $\dfrac{ax+5}{bx-4}$ exige $2b-4=0$, o sea $b=2$; y la horizontal $y=3$ exige $\dfrac ab=3$, o sea $a=6$.

Crecimiento y decrecimiento

Una función es creciente en un intervalo si, al aumentar $x$, aumenta $f(x)$; es decreciente si, al aumentar $x$, disminuye $f(x)$. Se puede leer en la gráfica (de izquierda a derecha, ¿sube o baja?) o comprobar con una tabla de valores o con la forma dividida de la función. En una función con asíntota vertical se estudia cada intervalo del dominio por separado.

Con funciones a trozos o con valor absoluto, se estudia cada trozo por separado. Por ejemplo, $\dfrac{|x^2-1|}{x-1}$ vale $x+1$ si $x>1$ o $x<-1$, y $-(x+1)$ si $-1\le x<1$ (para $x\ne1$): cerca de $x=1$ los límites laterales son $2$ y $-2$, por lo que hay un salto finito y no una asíntota vertical.

Volvamos a los seguidores: si $S(t)=\dfrac{120t^2+500}{3t^2+4t+10}$, los grados coinciden y $\displaystyle\lim_{t\to+\infty}S(t)=\dfrac{120}{3}=40$. La asíntota horizontal $y=40$ indica un tope de unos $40.000$ seguidores: el crecimiento no es ilimitado.

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Asocia cada una de las siguientes funciones con su comportamiento en $+\infty$: 1. $f(x) = \frac{10}{x-2}$ 2. $g(x) = \frac{5x^2}{x^2 + 1}$ 3. $h(x) = \frac{x^2 - 1}{x}$…

Asocia cada una de las siguientes funciones con su comportamiento en $+\infty$:

  1. $f(x) = \frac{10}{x-2}$

  2. $g(x) = \frac{5x^2}{x^2 + 1}$

  3. $h(x) = \frac{x^2 - 1}{x}$

Comportamientos:

  1. a) Tiende a $+\infty$ (Rama parabólica).
  2. b) Tiene una asíntota horizontal en $y = 0$.
  3. c) Tiene una asíntota horizontal en $y = 5$.
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Dada la gráfica de la función $f(x)$ que se muestra a continuación, identifica las ecuaciones de sus asíntotas (verticales y horizontales) y describe el comportamiento…

Dada la gráfica de la función $f(x)$ que se muestra a continuación, identifica las ecuaciones de sus asíntotas (verticales y horizontales) y describe el comportamiento de la función mediante límites cuando $x \to +\infty$ y cuando $x \to -\infty$.

x y 0 1 2 −1 −2 1 2 −1 f(x) f(x)
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Determina el valor de los parámetros $a$ y $b$ para que la función $g(x) = \frac{ax + 5}{bx - 4}$ tenga una asíntota vertical en la recta $x = 2$ y una asíntota…

Determina el valor de los parámetros $a$ y $b$ para que la función $g(x) = \frac{ax + 5}{bx - 4}$ tenga una asíntota vertical en la recta $x = 2$ y una asíntota horizontal en la recta $y = 3$. Una vez hallados, comprueba si la función es creciente o decreciente en su dominio.

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Calcula todas las asíntotas de la siguiente función definida a trozos y estudia el comportamiento de sus ramas infinitas:…

Calcula todas las asíntotas de la siguiente función definida a trozos y estudia el comportamiento de sus ramas infinitas:

$f(x) = \begin{cases} \frac{2x^2}{x+1} & \text{si } x < 0 \\ \frac{x-1}{x^2-9} & \text{si } x \geq 0 \end{cases}$

Indica específicamente los límites laterales en los puntos donde existan asíntotas verticales.

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Resumen

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