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2° CT · Matemática
Funciones · Límites y continuidad

Estimación de límites con tablas

Te conviene dominar: Tabla de una función (8.° grado de Educación Básica Integrada (2.° de liceo))

Un ómnibus por la Rambla marca en el tablero una velocidad, pero ¿cómo se mide la velocidad en un instante exacto, si en un instante no se recorre distancia alguna? Antes de usar álgebra, podés estimar este tipo de valores con números: dar a $x$ valores cada vez más cercanos al punto y ver hacia dónde «apuntan» los resultados de $f(x)$. Al final de la página vas a poder responder la pregunta del ómnibus.

Tablas de valores: acercarse por los dos lados

La idea es simple: elegí valores de $x$ cada vez más próximos al punto, por la izquierda y por la derecha, y observá qué pasa con $f(x)$.

Puntos naranjas por la izquierda, por debajo de la altura L, y puntos verdes por la derecha, por encima de L, que se acercan a la recta vertical discontinua y a la altura L. L valores por izquierda y derecha convergiendo a L
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Observa la tabla de valores de una función $f$ cuando $x$ se acerca a $3$ por la izquierda y por la derecha: | $x$ | $2,9$ | $2,99$ | $2,999$ | $3,001$ | $3,01$ | $3,1$…

Observa la tabla de valores de una función $f$ cuando $x$ se acerca a $3$ por la izquierda y por la derecha:

$x$ $2,9$ $2,99$ $2,999$ $3,001$ $3,01$ $3,1$
$f(x)$ $4,80$ $4,98$ $4,998$ $5,002$ $5,02$ $5,20$

Estima el valor de $\lim_{x \to 3} f(x)$ y explica qué has observado en la tabla para dar tu respuesta.

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La tabla muestra los valores de una función $g$ cerca de $x = 1$: | $x$ | $0,9$ | $0,99$ | $0,999$ | $1,001$ | $1,01$ | $1,1$ | |---|---|---|---|---|---|---| | $g(x)$ |…

La tabla muestra los valores de una función $g$ cerca de $x = 1$:

$x$ $0,9$ $0,99$ $0,999$ $1,001$ $1,01$ $1,1$
$g(x)$ $1,94$ $1,99$ $2,00$ $-1,00$ $-1,01$ $-1,02$

Estima los límites laterales de $g$ en $x = 1$ y razona si existe $\lim_{x \to 1} g(x)$.

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Límites en el infinito con tablas

También podés darle a $x$ valores cada vez más grandes para ver hacia dónde va $f(x)$ cuando $x\to+\infty$.

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La tabla recoge valores de $h(x) = \frac{3x + 1}{x}$ para valores cada vez mayores de $x$: | $x$ | $10$ | $100$ | $1.000$ | $10.000$ | $100.000$ |…

La tabla recoge valores de $h(x) = \frac{3x + 1}{x}$ para valores cada vez mayores de $x$:

$x$ $10$ $100$ $1.000$ $10.000$ $100.000$
$h(x)$ $3,1$ $3,01$ $3,001$ $3,0001$ $3,00001$

Estima $\lim_{x \to +\infty} h(x)$ y confirma el resultado calculando el límite de forma algebraica.

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Límites donde la función no está definida: el hueco

Muchas funciones no están definidas justo en el punto que interesa, pero eso no impide que tengan límite ahí.

Gráfica de sen x sobre x con un hueco en el punto (0, 1): la curva se acerca a la altura 1 por ambos lados. (0, 1) sin definir el hueco no impide el límite
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La tabla muestra valores de $f(x) = \frac{\sen x}{x}$ (con $x$ en radianes) alrededor de $x = 0$, donde la función no está definida, como sugiere la figura: | $x$ |…

La tabla muestra valores de $f(x) = \frac{\sen x}{x}$ (con $x$ en radianes) alrededor de $x = 0$, donde la función no está definida, como sugiere la figura:

$x$ $-0,2$ $-0,1$ $-0,01$ $0,01$ $0,1$ $0,2$
$f(x)$ $0,9933$ $0,9983$ $1,0000$ $1,0000$ $0,9983$ $0,9933$

Estima $\lim_{x \to 0} \frac{\sen x}{x}$ y explica por qué tiene sentido hablar de límite aunque $f(0)$ no exista.

X Y 1 0 −2π −π π 2π ? f(x) = sen x / x
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La función $f(x) = \frac{x^2 - 4}{x - 2}$ no está definida en $x = 2$. La tabla muestra sus valores cerca de ese punto: | $x$ | $1,9$ | $1,99$ | $1,999$ | $2,001$ |…

La función $f(x) = \frac{x^2 - 4}{x - 2}$ no está definida en $x = 2$. La tabla muestra sus valores cerca de ese punto:

$x$ $1,9$ $1,99$ $1,999$ $2,001$ $2,01$ $2,1$
$f(x)$ $3,9$ $3,99$ $3,999$ $4,001$ $4,01$ $4,1$
  1. a) Estima $\lim_{x \to 2} f(x)$ a partir de la tabla.
  1. b) Confirma el resultado algebraicamente simplificando la expresión de $f$.
  1. c) ¿Cuál es el valor de $f(2)$? Explica la diferencia entre ese hecho y el límite calculado.
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Cuidado con las tablas: infinitos y oscilaciones

Las tablas pueden engañar si elegís mal los valores o si la función no se comporta «con calma» cerca del punto.

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Observa la tabla de valores de $f(x) = \frac{1}{(x - 1)^2}$ cerca de $x = 1$: | $x$ | $0,9$ | $0,99$ | $0,999$ | $1,001$ | $1,01$ | $1,1$ | |---|---|---|---|---|---|---|…

Observa la tabla de valores de $f(x) = \frac{1}{(x - 1)^2}$ cerca de $x = 1$:

$x$ $0,9$ $0,99$ $0,999$ $1,001$ $1,01$ $1,1$
$f(x)$ $100$ $10.000$ $1.000.000$ $1.000.000$ $10.000$ $100$
  1. a) Describe el comportamiento de $f(x)$ cuando $x \to 1$.
  1. b) ¿Existe el límite de $f$ en $x = 1$? Razona tu respuesta distinguiendo entre «límite infinito» y «no existe límite finito».
  1. c) ¿Qué representa la recta $x = 1$ para la gráfica de $f$?
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Para estimar $\lim_{x \to 0} \frac{|x|}{x}$, un alumno calcula solo los valores $f(0,1) = 1$, $f(0,01) = 1$ y $f(0,001) = 1$, y concluye: «el límite es $1$». Explica el…

Para estimar $\lim_{x \to 0} \frac{|x|}{x}$, un alumno calcula solo los valores $f(0,1) = 1$, $f(0,01) = 1$ y $f(0,001) = 1$, y concluye: «el límite es $1$». Explica el error de su procedimiento, calcula los valores que debería haber mirado y enuncia la conclusión correcta sobre la existencia de ese límite.

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La tabla muestra valores de $f(x) = \sen\left(\frac{1}{x}\right)$ (en radianes) cada vez más próximos a $0$: | $x$ | $0,1$ | $0,01$ | $0,001$ | $0,0001$ |…

La tabla muestra valores de $f(x) = \sen\left(\frac{1}{x}\right)$ (en radianes) cada vez más próximos a $0$:

$x$ $0,1$ $0,01$ $0,001$ $0,0001$
$f(x)$ $-0,5440$ $-0,5064$ $0,8269$ $-0,3056$
  1. a) Un alumno afirma: «como los valores de $x$ se acercan a $0$, el límite existe y vale aproximadamente $-0,13$ (la media de la tabla)». Critica su razonamiento.
  1. b) Calcula $f\left(\frac{1}{k\pi}\right)$ para $k = 1, 2, 3, \ldots$ y razona, eligiendo sucesiones de valores de $x$ adecuadas, que el límite no existe.
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Tablas y velocidad instantánea

Volvamos al ómnibus. Si $s(t)$ es la posición, la velocidad media en $[t, t+h]$ es $\dfrac{s(t+h)-s(t)}{h}$. Para la velocidad en un instante, achicamos $h$ y miramos la tabla: es un límite cuando $h\to0$.

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La posición de un móvil está dada por $s(t) = t^2 + 2t$ metros. a) Calculá la velocidad media en el intervalo $[2, 2 + h]$ y completá la tabla: | $h$ | $1$ | $0,1$ |…

La posición de un móvil está dada por $s(t) = t^2 + 2t$ metros.

  1. a) Calculá la velocidad media en el intervalo $[2, 2 + h]$ y completá la tabla:
$h$ $1$ $0,1$ $0,01$ $0,001$
velocidad media ($\text{m/s}$)
  1. b) Estimá la velocidad instantánea en el instante $t = 2$ observando la tabla.
  1. c) Comprobá el resultado calculando $s'(2)$ mediante la definición o las reglas de derivación.
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Al apagarse el ventilador de un procesador, su temperatura $T(t)$, en grados Celsius, empieza a subir. Se han medido las tasas medias de variación de la temperatura en…

Al apagarse el ventilador de un procesador, su temperatura $T(t)$, en grados Celsius, empieza a subir. Se han medido las tasas medias de variación de la temperatura en intervalos $[60, 60 + h]$ segundos cada vez más pequeños:

$h$ ($\text{s}$) $10$ $5$ $1$ $0,5$
tasa media ($\text{°C/s}$) $0,84$ $0,79$ $0,72$ $0,71$
  1. a) Estima la tasa de variación instantánea de la temperatura en el instante $t = 60\ \text{s}$.
  1. b) ¿Qué concepto del tema de derivadas representa ese valor? Escríbelo con notación matemática.
  1. c) Interpreta el signo de la tasa en el contexto y explica qué información daría una tasa negativa.
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Ampliación: el número $e$ con tablas

Algunas tablas apuntan a un número que quizás conozcas: el número $e\approx2{,}71828\ldots$

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La tabla muestra valores de $f(x) = (1 + x)^{1/x}$ cerca de $x = 0$: | $x$ | $0,1$ | $0,01$ | $0,001$ | $0,0001$ | |---|---|---|---|---| | $f(x)$ | $2,5937$ | $2,7048$ |…

La tabla muestra valores de $f(x) = (1 + x)^{1/x}$ cerca de $x = 0$:

$x$ $0,1$ $0,01$ $0,001$ $0,0001$
$f(x)$ $2,5937$ $2,7048$ $2,7169$ $2,7181$
  1. a) Estima el límite con tres cifras decimales.
  1. b) ¿A qué número conocido se aproxima ese límite? Escríbelo con su letra habitual.
  1. c) Explica por qué no basta con calcular $f(0)$ para responder.
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Se quiere estimar $\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{x}$ con tres cifras decimales usando solo una calculadora básica. a) Diseña la tabla de valores que utilizarías:…

Se quiere estimar $\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{x}$ con tres cifras decimales usando solo una calculadora básica.

  1. a) Diseña la tabla de valores que utilizarías: justifica qué valores de $x$ eliges y por qué conviene acercarse por ambos lados.
  1. b) Construye la tabla y da la estimación del límite.
  1. c) Comprueba que tu estimación es coherente con el hecho de que ese límite es, por definición, la derivada de $e^x$ en $x = 0$.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

Resolver

Vuelta al principio: la velocidad que marca el ómnibus en un instante es el número al que se acercan las velocidades medias cuando el intervalo se achica, y una tabla permite estimarlo.

Resumen

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