Asíntotas y ramas infinitas en funciones racionales
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.
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 $\dfrac{2x}{x}=2$.
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:
- a) $\lim_{x \to +\infty} (2x^3 - 5x^2 + 10)$
- b) $\lim_{x \to -\infty} (-x^2 + 3x - 1)$
- c) $\lim_{x \to +\infty} (4 - x^4)$
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:
- a) $f(x) = \frac{3x^2 - 5}{x^3 + 2x}$
- b) $g(x) = \frac{x^2 + 1}{4x^2 - 3x}$
- c) $h(x) = \frac{5x^3 + 2}{x^2 - 7}$
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:
- a) $\lim_{x \to +\infty} \sqrt{x^2 - 3x}$
- b) $\lim_{x \to +\infty} \frac{\sqrt{4x^2 + 1}}{x - 5}$
- c) $\lim_{x \to +\infty} \frac{x+2}{\sqrt{x^3 + 1}}$
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 $x\to+\infty$.
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:
- a) $\lim_{x \to +\infty} f(x)$
- b) $\lim_{x \to -\infty} f(x)$
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:
- a) $f(x) = \frac{2x - 1}{x + 3}$
- b) $g(x) = \frac{4}{x^2 - 1}$
- c) $h(x) = \frac{x^2 + 5}{2x - 3}$
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:
$$N(t) = \frac{20t + 100}{0,5t + 2}$$-
Calcula el número de usuarios iniciales (en $t=0$).
-
Determina a cuánto tenderá el número de usuarios a largo plazo (cuando $t \to +\infty$).
-
¿Existe algún valor de $t$ para el cual la función no sea continua? Razona si dicho valor tiene sentido en el contexto del problema.
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:
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$\lim_{x \to +\infty} \left( \sqrt{x^2 + 5x} - x \right)$
-
$\lim_{x \to -\infty} \frac{3^x + 2}{3^x - 1}$
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 $-\infty$.
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 $x=0$?
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 $f(x) = \dfrac{x + 1}{x - 4}$:
- a) Indica cuál es su dominio de definición.
- b) Calcula los límites laterales en el punto donde la función no está definida: $\lim_{x \to 4^-} f(x)$ y $\lim_{x \to 4^+} f(x)$.
- c) ¿Qué tipo de rama infinita presenta la función en $x = 4$?
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 $f(x) = \frac{2x^2 - 8}{x^2 - x - 2}$:
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Determina su dominio de definición.
-
Calcula los límites laterales en los puntos donde la función no está definida.
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Especifica cuáles de esos puntos corresponden a una asíntota vertical y cuáles a una discontinuidad evitable (punto desplazado).
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 $f(x) = \frac{k}{x^2 - 9}$.
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Si sabemos que la función pasa por el punto $(0, -1)$, halla el valor de $k$.
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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.
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.
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:
- a) La existencia de una asíntota oblicua de la forma $y = mx + n$.
- 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).
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:
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 $x \to +\infty$.
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:
- a) Calcula el punto donde la gráfica de la función corta a dicha asíntota oblicua.
- 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 $x \to +\infty$.
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.
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 $+\infty$:
-
$f(x) = \frac{10}{x-2}$
-
$g(x) = \frac{5x^2}{x^2 + 1}$
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$h(x) = \frac{x^2 - 1}{x}$
Comportamientos:
- a) Tiende a $+\infty$ (Rama parabólica).
- b) Tiene una asíntota horizontal en $y = 0$.
- c) Tiene una asíntota horizontal en $y = 5$.
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 $x \to -\infty$.
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.
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.