Continuidad. Tipos de discontinuidad
Un plan de almacenamiento en la nube cuyo precio no cambia de golpe al pasar cierto umbral de gigabytes, y otro que sí salta de un precio a otro. La diferencia entre ambos es la continuidad. Ya sabés calcular límites y límites laterales: ahora los usamos para convertirla en un criterio exacto y para clasificar qué pasa cuando falla.
Continuidad en un punto: las tres condiciones
Una función es continua en $x=a$ cuando su gráfica no tiene ninguna rotura justo ahí: el valor al que se acerca $f$ por los dos lados coincide con el valor que realmente toma. Podés recorrer la gráfica sin levantar el lápiz.
Recordá que el límite no tiene por qué coincidir con la imagen: puede que la función ni siquiera esté definida en el punto. Solo cuando coinciden hay continuidad.
Las funciones polinómicas son continuas en todo $\mathbb{R}$; las racionales, en todo su dominio; también lo son las funciones $\sqrt{x}$, $e^x$, $\operatorname{sen}x$ y $\ln x$ en sus dominios. Los problemas aparecen en los puntos donde la fórmula cambia (funciones por tramos) o donde no está definida.
Estudia la continuidad de la función polinómica $f(x) = x^3 - 2x + 5$ en el punto $x = 0$. ¿Crees que esta función podría tener alguna discontinuidad en cualquier otro…
Estudia la continuidad de la función polinómica $f(x) = x^3 - 2x + 5$ en el punto $x = 0$. ¿Crees que esta función podría tener alguna discontinuidad en cualquier otro número real? Explica por qué.
Dada la función $f(x) = \frac{x^2 - 9}{x - 3}$, indica si la función está definida en $x = 3$. ¿Existe el límite $\lim_{x \to 3} f(x)$? A partir de tus respuestas,…
Dada la función $f(x) = \frac{x^2 - 9}{x - 3}$, indica si la función está definida en $x = 3$. ¿Existe el límite $\lim_{x \to 3} f(x)$? A partir de tus respuestas, decide si la función es continua en ese punto.
Una aplicación de reparto a domicilio cobra una comisión fija dependiendo de la distancia al restaurante. La función que define el costo del envío en pesos, $f(x)$,…
Una aplicación de reparto a domicilio cobra una comisión fija dependiendo de la distancia al restaurante. La función que define el costo del envío en pesos, $f(x)$, según la distancia $x$ en kilómetros es:
$$f(x) = \begin{cases} 80 & \text{si } 0 \leq x \leq 3 \\ 160 & \text{si } x > 3 \end{cases}$$Comprobá si la función es continua en el punto $x = 3$ calculando sus límites laterales.
Determina si la siguiente función definida a trozos es continua en el "punto de ruptura" $x = 1$: $$f(x) = \begin{cases} x + 1 & \text{si } x < 1 \\ 3 & \text{si } x = 1…
Determina si la siguiente función definida a trozos es continua en el "punto de ruptura" $x = 1$:
$$f(x) = \begin{cases} x + 1 & \text{si } x < 1 \\ 3 & \text{si } x = 1 \\ 2x & \text{si } x > 1 \end{cases}$$Para ello, verifica si se cumplen las tres condiciones de continuidad:
-
¿Existe $f(1)$?
-
¿Existe $\lim_{x \to 1} f(x)$?
-
¿Coinciden ambos valores?
Clasificación de las discontinuidades
Cuando falla alguna de las tres condiciones, hay tres maneras de fallar, cada una con nombre y aspecto gráfico propios.
Observa la siguiente gráfica que representa el nivel de señal de WiFi en un centro comercial a medida que te alejas del router principal. Identifica los valores de $x$…
Observa la siguiente gráfica que representa el nivel de señal de WiFi en un centro comercial a medida que te alejas del router principal. Identifica los valores de $x$ en los que la función no es continua y explica razonadamente, de forma intuitiva, por qué ocurre esto.
Clasifica el tipo de discontinuidad que presenta la función mostrada en la imagen en el punto $x = 2$. Justifica si se trata de una discontinuidad evitable, de salto…
Clasifica el tipo de discontinuidad que presenta la función mostrada en la imagen en el punto $x = 2$. Justifica si se trata de una discontinuidad evitable, de salto finito o de salto infinito.
Identifica cuál de las siguientes tres gráficas corresponde a una función continua en todo el intervalo mostrado y explica qué característica visual te permite…
Identifica cuál de las siguientes tres gráficas corresponde a una función continua en todo el intervalo mostrado y explica qué característica visual te permite asegurarlo.
Dada la siguiente gráfica de una función $f(x)$ que representa el nivel de actividad de una aplicación de celular a lo largo de un intervalo de tiempo, analizá su…
Dada la siguiente gráfica de una función $f(x)$ que representa el nivel de actividad de una aplicación de celular a lo largo de un intervalo de tiempo, analizá su continuidad en los puntos $x = -2$, $x = 1$ y $x = 3$. Indicá en cada caso el tipo de discontinuidad (evitable, de salto finito o de salto infinito) justificando tu respuesta mediante el estudio de los límites laterales y el valor de la función.
Considera la función $f(x) = \dfrac{|x - 4|}{x - 4}$. a) Calcula los límites laterales de la función cuando $x$ tiende a $4$. b) Indica si la función es continua en…
Considera la función $f(x) = \dfrac{|x - 4|}{x - 4}$.
- a) Calcula los límites laterales de la función cuando $x$ tiende a $4$.
- b) Indica si la función es continua en $x = 4$. Si no lo es, clasifica el tipo de discontinuidad.
- c) Realiza un esbozo de la gráfica de la función en el entorno del punto $x = 4$.
Funciones por tramos: hallar parámetros
Un tipo de problema muy frecuente: una función definida por tramos con uno o dos parámetros, y se pide hallarlos para que sea continua en todo $\mathbb{R}$.
Determina los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la siguiente función definida a trozos sea continua en toda la recta real $\mathbb{R}$: $$f(x) = \begin{cases}…
Determina los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la siguiente función definida a trozos sea continua en toda la recta real $\mathbb{R}$:
$$f(x) = \begin{cases} x + 2a & \text{si } x < -1 \\ 3x + b & \text{si } -1 \leq x < 2 \\ x^2 - 5 & \text{si } x \geq 2 \end{cases}$$El crecimiento de una colonia de bacterias en un entorno controlado sigue una pauta que cambia al agotarse un nutriente a las 3 horas de iniciar el experimento. La…
El crecimiento de una colonia de bacterias en un entorno controlado sigue una pauta que cambia al agotarse un nutriente a las 3 horas de iniciar el experimento. La población $P(t)$ (en millones) se modeliza mediante la función:
$$P(t) = \begin{cases} t^2 + 1 & \text{si } 0 \leq t < 3 \\ \dfrac{at - 5}{t - 2} & \text{si } t \geq 3 \end{cases}$$Donde $t$ es el tiempo en horas. Determina el valor de $a$ para que el crecimiento de la población sea continuo en el instante del cambio de dieta ($t = 3$). A largo plazo ($t \to \infty$), ¿a qué valor tiende la población si se mantiene esa segunda pauta?
Se ha proyectado la construcción de un puente cuyo perfil lateral sigue la función: $$h(x) = \begin{cases} \sqrt{x+4} & \text{si } -4 \leq x < 0 \\ \dfrac{x^2 - 4}{x -…
Se ha proyectado la construcción de un puente cuyo perfil lateral sigue la función:
$$h(x) = \begin{cases} \sqrt{x+4} & \text{si } -4 \leq x < 0 \\ \dfrac{x^2 - 4}{x - 2} & \text{si } 0 \leq x < 4 \end{cases}$$- a) ¿Es continua la altura del puente en el punto de unión $x = 0$?
- b) ¿Existe algún punto de discontinuidad en el intervalo $[0, 4)$? En caso afirmativo, explica si es un problema real para la construcción (discontinuidad evitable) o si supone una ruptura del perfil (salto).
Dada la función dependiente de los parámetros reales $k$ y $m$: $$g(x) = \begin{cases} \frac{k \cdot \text{sen}(x)}{x} & \text{si } x < 0 \\ x^2 + m & \text{si } 0 \le x…
Dada la función dependiente de los parámetros reales $k$ y $m$:
$$g(x) = \begin{cases} \frac{k \cdot \text{sen}(x)}{x} & \text{si } x < 0 \\ x^2 + m & \text{si } 0 \le x \le 1 \\ \frac{\sqrt{x} - 1}{x - 1} & \text{si } x > 1 \end{cases}$$Halla los valores de $k$ y $m$ para que $g(x)$ sea una función continua en todo el conjunto de los números reales.
Una empresa de servicios en la nube ofrece un plan de almacenamiento cuya tarifa mensual $C(x)$, en pesos, depende de los gigabytes consumidos $x$. La función viene dada…
Una empresa de servicios en la nube ofrece un plan de almacenamiento cuya tarifa mensual $C(x)$, en pesos, depende de los gigabytes consumidos $x$. La función viene dada por la siguiente expresión:
$$C(x) = \begin{cases} 2x + a & \text{si } 0 \le x \le 10 \\ \frac{x^2 - 100}{x - 10} + b & \text{si } 10 < x < 50 \\ \ln(x - 49) + 45 & \text{si } x \ge 50 \end{cases}$$Determiná los valores de los parámetros $a$ y $b$ para que la tarifa sea continua en todo su dominio. ¿Qué tipo de discontinuidad presentaría la función en $x = 10$ si el valor de $b$ fuera distinto al hallado?
Un estudio sociológico establece que el nivel de aceptación de una nueva ley, $L(t)$, en una escala de 0 a 100, sigue el siguiente modelo durante los primeros 10 meses…
Un estudio sociológico establece que el nivel de aceptación de una nueva ley, $L(t)$, en una escala de 0 a 100, sigue el siguiente modelo durante los primeros 10 meses ($t$):
$$L(t) = \begin{cases} t^2 - 4t + 50 & \text{si } 0 \le t \le 4 \\ \frac{50t - 100}{t - 2} & \text{si } 4 < t \le 10 \end{cases}$$- a) Justifica si el nivel de aceptación ha variado de forma continua a lo largo de los 10 meses.
- b) Si en el mes $t = 4$ se produjo un cambio en la campaña de comunicación, ¿hubo un salto brusco en la aceptación? Si es así, calcula la magnitud del salto y clasifica la discontinuidad.
Funciones racionales y otras con puntos excluidos
En una función racional los únicos candidatos a discontinuidad son los ceros del denominador. Factorizar numerador y denominador decide, en cada uno, si la discontinuidad es evitable o es una asíntota vertical.
Para funciones con $e^{1/(x-1)}$ el razonamiento es el mismo, pero los laterales pueden diferir: cuando $x\to1^-$, $\tfrac{1}{x-1}\to-\infty$ y $e^{1/(x-1)}\to0$; cuando $x\to1^+$, tiende a $+\infty$ y la función a $+\infty$. Hay entonces un salto infinito (con un lateral finito y otro infinito).
Un creador de contenido analiza el crecimiento de sus seguidores con una función que ha sufrido un "error" en el servidor. La función es $g(x) = \frac{x-1}{x^2-1}$.…
Un creador de contenido analiza el crecimiento de sus seguidores con una función que ha sufrido un "error" en el servidor. La función es $g(x) = \frac{x-1}{x^2-1}$. Indica para qué valores de $x$ la función no es continua. ¿Qué ocurre en el denominador para que falle la continuidad?
Una empresa de mensajería urgente establece sus tarifas mensuales para clientes corporativos en función del volumen de paquetes enviados ($x$, en cientos de unidades).…
Una empresa de mensajería urgente establece sus tarifas mensuales para clientes corporativos en función del volumen de paquetes enviados ($x$, en cientos de unidades). La función de costo total ($C(x)$, en miles de pesos) viene dada por:
$$C(x) = \begin{cases} \dfrac{x^2 + 2x}{x} & \text{si } 0 < x < 2 \\ k \cdot (x - 1) & \text{si } x \geq 2 \end{cases}$$Calculá el valor del parámetro $k$ para que la función sea continua en $x = 2$. ¿Qué tipo de discontinuidad presenta la función en el punto $x = 0$?
Estudia la continuidad de la siguiente función racional en todo su dominio y clasifica sus puntos de discontinuidad: $$f(x) = \frac{x^2 - x - 6}{x^2 - 9}$$ Para los…
Estudia la continuidad de la siguiente función racional en todo su dominio y clasifica sus puntos de discontinuidad:
$$f(x) = \frac{x^2 - x - 6}{x^2 - 9}$$Para los puntos donde la discontinuidad sea evitable, define una nueva función $g(x)$ que sea continua en dicho punto.
Dada la función $f(x) = e^{\frac{1}{x-1}}$, analiza su continuidad y clasifica sus discontinuidades. Para ello: 1. Determina el dominio de la función. 2. Calcula los…
Dada la función $f(x) = e^{\frac{1}{x-1}}$, analiza su continuidad y clasifica sus discontinuidades. Para ello:
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Determina el dominio de la función.
-
Calcula los límites laterales en el punto donde la función no está definida.
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Interpreta los resultados para indicar si existe una asíntota vertical y de qué tipo es la discontinuidad.
Estudia la continuidad de la siguiente función definida a trozos y clasifica todos sus puntos de discontinuidad: $$f(x) = \begin{cases} \frac{e^x}{x} & \text{si } x < 0…
Estudia la continuidad de la siguiente función definida a trozos y clasifica todos sus puntos de discontinuidad:
$$f(x) = \begin{cases} \frac{e^x}{x} & \text{si } x < 0 \\ \frac{x^2 - 1}{x^2 - 3x + 2} & \text{si } 0 \le x < 2 \\ \frac{3}{x - 2} & \text{si } x > 2 \end{cases}$$Indica razonadamente si alguna de las discontinuidades encontradas es de tipo evitable.
Un analista financiero modela el beneficio esperado $B(t)$, en miles de pesos, de una inversión tecnológica a lo largo del tiempo $t$ (en años) mediante la función:…
Un analista financiero modela el beneficio esperado $B(t)$, en miles de pesos, de una inversión tecnológica a lo largo del tiempo $t$ (en años) mediante la función:
$$B(t) = \frac{|t^2 - 4|}{t - 2}$$- a) Dibujá la gráfica de la función en el intervalo $[0, 5]$.
- b) Estudiá la continuidad de $B(t)$ en $t = 2$. ¿Existe el límite en dicho punto?
- c) Clasificá el tipo de discontinuidad y explicá su significado en el contexto del beneficio de la empresa.
Considera la función $f(x) = \frac{x^3 - kx^2 + 3x}{x^2 - 4x + 3}$. a) ¿Para qué valores de $k$ tiene la función una discontinuidad evitable en $x = 3$? b) Una vez…
Considera la función $f(x) = \frac{x^3 - kx^2 + 3x}{x^2 - 4x + 3}$.
- a) ¿Para qué valores de $k$ tiene la función una discontinuidad evitable en $x = 3$?
- b) Una vez hallado ese valor de $k$, redefine la función en ese punto para que sea continua en $x = 3$.
- c) Con el valor de $k$ obtenido, ¿qué ocurre en $x = 1$? Clasifica la discontinuidad en ese otro punto.
Se considera la función $f(x) = \frac{x^2 - a}{x^3 + bx + c}$. Se sabe que la función tiene una discontinuidad de salto infinito en $x = 1$ y $x = -3$. Además, presenta…
Se considera la función $f(x) = \frac{x^2 - a}{x^3 + bx + c}$. Se sabe que la función tiene una discontinuidad de salto infinito en $x = 1$ y $x = -3$. Además, presenta una discontinuidad evitable en $x = 2$.
Halla los valores de los parámetros $a, b$ y $c$. Con estos valores, calcula el límite de la función cuando $x \to +\infty$.
Sea la función definida por: $$f(x) = \begin{cases} \frac{1}{1 + e^{1/x}} & \text{si } x \neq 0 \\ 0 & \text{si } x = 0 \end{cases}$$ Estudia la continuidad de la…
Sea la función definida por:
$$f(x) = \begin{cases} \frac{1}{1 + e^{1/x}} & \text{si } x \neq 0 \\ 0 & \text{si } x = 0 \end{cases}$$Estudia la continuidad de la función en el punto $x = 0$ analizando sus límites laterales. ¿Es continua por la derecha? ¿Y por la izquierda? Clasifica razonadamente el tipo de discontinuidad que presenta.
Continuidad en un intervalo: Bolzano y Weierstrass
Una función es continua en un intervalo si lo es en cada uno de sus puntos (en los extremos de un intervalo cerrado $[a, b]$, se pide continuidad lateral: por la derecha en $a$ y por la izquierda en $b$). Cuando lo es en un intervalo cerrado, cumple dos teoremas que se usan para argumentar.
Volvé al principio: la tarifa que sube de golpe al pasar un umbral tiene un salto finito en ese punto (no es continua). La que crece de forma progresiva, sin saltos, es continua: podés recorrer su gráfica sin levantar el lápiz.