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Límites y continuidad

Ejercicios de continuidad de funciones resueltos con respuestas

12 ejercicios de continuidad con respuestas y soluciones completas: funciones por partes, hallar k, tipos de discontinuidad y Teorema del Valor Intermedio.

Límites y continuidad Actualizado 6 min de lectura

De un vistazo

\lim_{x\to a} f(x) = f(a)
Ejercicios
12, con respuestas y soluciones completas
Nivel
Cálculo 1 y AP Calculus AB, unidad 1
Necesitas
Límites laterales y cálculo de límites
Idea principal
f es continua en a cuando f(a) existe, el límite existe y ambos son iguales
Practica con números nuevos
Lección de continuidad
En esta página
  1. Ejercicios
  2. Respuestas
  3. Soluciones paso a paso
  4. Errores comunes en estos ejercicios
  5. Sigue practicando

Estos ejercicios de continuidad cubren la definición en tres partes, funciones definidas por partes, hallar una constante que haga continua una función, clasificar discontinuidades, dominios de continuidad y el Teorema del Valor Intermedio. Intenta cada uno primero. Las respuestas están justo después de la lista, y luego vienen las soluciones completas.

Una función f es continua en x = a cuando se cumplen las tres condiciones:

f(a) \text{ está definida}, \qquad \lim_{x\to a} f(x) \text{ existe}, \qquad \lim_{x\to a} f(x) = f(a)

Para profundizar en la idea, lee la guía de continuidad.

Ejercicios

¿Es continua?

  1. ¿Es f(x) = \dfrac{x^2 - 1}{x - 1} continua en x = 1? Si no lo es, ¿cómo podrías arreglarla?
  2. ¿Es f(x) = \begin{cases} x^2 + 1 & x < 2 \\ 3x - 1 & x \ge 2 \end{cases} continua en x = 2?
  3. ¿Es f(x) = \begin{cases} 2x + 1 & x \le 1 \\ x^2 + 4 & x > 1 \end{cases} continua en x = 1?
  4. ¿Es f(x) = \begin{cases} \dfrac{\sin x}{x} & x \ne 0 \\ 1 & x = 0 \end{cases} continua en x = 0?

Hazla continua

  1. Halla k para que f(x) = \begin{cases} kx + 3 & x < 2 \\ x^2 - k & x \ge 2 \end{cases} sea continua en todo punto.
  2. Halla a y b para que f(x) = \begin{cases} 3x + a & x < 1 \\ x^2 + bx & 1 \le x \le 2 \\ 10 & x > 2 \end{cases} sea continua en todo punto.

Tipos de discontinuidad y dominios

  1. Halla y clasifica las discontinuidades de f(x) = \dfrac{x - 2}{x^2 - 5x + 6}.
  2. ¿Dónde es continua f(x) = \dfrac{\ln(x - 4)}{x - 6}?
  3. ¿Dónde es continua f(x) = \sqrt{9 - x^2}?

Teorema del Valor Intermedio

  1. Demuestra que x^3 + x - 1 = 0 tiene una solución entre 0 y 1.
  2. Demuestra que \cos x = x tiene una solución en \left(0, \frac{\pi}{2}\right).
  3. f(x) = \frac{1}{x} cumple f(-1) = -1 y f(1) = 1. ¿Dice el TVI que f tiene un cero en [-1, 1]?

Respuestas

Ejercicio Respuesta
1 No, f(1) no está definida. Evitable: define f(1) = 2
2 Sí, ambos lados dan 5 y f(2) = 5
3 No, discontinuidad de salto (izquierda 3, derecha 5)
4 Sí
5 k = \dfrac{1}{3}
6 a = 1, b = 3
7 Evitable en x = 2, infinita en x = 3
8 (4, 6)\cup(6, \infty)
9 [-3, 3]
10 f(0) = -1 < 0 y f(1) = 1 > 0, así que existe una raíz por el TVI
11 g(x) = \cos x - x cambia de signo en el intervalo, así que existe una raíz
12 No. f no es continua en [-1, 1] y no tiene ningún cero

Soluciones paso a paso

1. En x = 1 el denominador es 0, así que f(1) no está definida y f no es continua ahí. El límite sí existe:

\lim_{x\to 1}\frac{(x-1)(x+1)}{x-1} = \lim_{x\to 1}(x + 1) = 2

Es una discontinuidad evitable, un hueco en (1, 2). Definir f(1) = 2 rellena el hueco y hace que f sea continua.

2. Comprueba las tres condiciones:

  • Límite por la izquierda: 2^2 + 1 = 5.
  • Límite por la derecha: 3(2) - 1 = 5.
  • Valor: f(2) = 3(2) - 1 = 5.

Los tres coinciden, así que f es continua en x = 2.

3. El límite por la izquierda es 2(1) + 1 = 3 y el límite por la derecha es 1^2 + 4 = 5. Los límites laterales son distintos, así que el límite no existe. Es una discontinuidad de salto.

4. El valor es f(0) = 1, y el límite notable da \lim_{x\to 0}\frac{\sin x}{x} = 1. Coinciden, así que f es continua en 0.

5. Cada trozo es un polinomio, así que solo hay que revisar x = 2. Iguala el límite por la izquierda con el límite por la derecha:

2k + 3 = 4 - k \quad\Rightarrow\quad 3k = 1 \quad\Rightarrow\quad k = \frac{1}{3}

6. Hay dos puntos de corte, así que obtienes dos ecuaciones.

En x = 2: el trozo central da 4 + 2b y el trozo de la derecha da 10, así que b = 3.

En x = 1: el trozo de la izquierda da 3 + a y el trozo central da 1 + b = 4, así que a = 1.

7. Factoriza el denominador: x^2 - 5x + 6 = (x - 2)(x - 3), así que f no está definida en x = 2 ni en x = 3.

f(x) = \frac{x - 2}{(x - 2)(x - 3)} = \frac{1}{x - 3} \quad (x \ne 2)

En x = 2 el límite es \frac{1}{2 - 3} = -1, así que es una discontinuidad evitable. En x = 3 la forma simplificada sigue teniendo denominador cero, así que f\to\pm\infty: una discontinuidad infinita con asíntota vertical.

8. El logaritmo necesita x - 4 > 0, es decir, x > 4. El denominador necesita x \ne 6. Combinando ambas condiciones, f es continua en (4, 6)\cup(6, \infty).

9. La raíz necesita 9 - x^2 \ge 0, es decir, -3 \le x \le 3. La función es continua en el intervalo cerrado [-3, 3], con continuidad lateral en los extremos.

10. Sea f(x) = x^3 + x - 1. Es un polinomio, así que es continua en [0, 1]. Como f(0) = -1 y f(1) = 1, el valor 0 está entre ambos. Por el Teorema del Valor Intermedio existe un c en (0, 1) con f(c) = 0.

11. Reescribe como g(x) = \cos x - x = 0. La función g es continua en todo punto. Comprueba los extremos:

g(0) = 1 > 0, \qquad g\!\left(\tfrac{\pi}{2}\right) = 0 - \tfrac{\pi}{2} < 0

El signo cambia, así que por el TVI existe un c en \left(0, \frac{\pi}{2}\right) con \cos c = c.

12. No. El TVI necesita que f sea continua en todo el intervalo cerrado, y \frac{1}{x} no está definida en 0. El teorema no dice nada aquí, y de hecho \frac{1}{x} nunca vale 0.

Errores comunes en estos ejercicios

  • Comprobar solo el límite. En el ejercicio 1 el límite existe, pero la función sigue siendo discontinua porque f(1) no existe.
  • Usar el trozo equivocado en el punto de corte. En el ejercicio 2, f(2) sale del trozo con x \ge 2. Lee con atención los signos de desigualdad.
  • Revisar solo un punto de corte. El ejercicio 6 tiene dos puntos de corte, y cada uno da su propia ecuación.
  • Aplicar el TVI sin continuidad. El ejercicio 12 muestra que un cambio de signo por sí solo no demuestra nada.

Sigue practicando

Estos 12 ejercicios usan números fijos. Para practicar sin límite con funciones nuevas y corrección al instante, prueba la lección de continuidad y la lección del Teorema del Valor Intermedio. La continuidad es también la primera hipótesis del Teorema del Valor Medio, que puedes practicar a continuación.

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Continuidad

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Preguntas frecuentes

¿Cómo se comprueba si una función es continua en un punto?

Usa la prueba de tres pasos. Asegúrate de que f(a) está definida, halla los límites por la izquierda y por la derecha y confirma que coinciden, y luego comprueba que ese límite común es igual a f(a). Si falla algún paso, f es discontinua en a.

¿Cómo se halla k para que una función por partes sea continua?

Iguala el límite por la izquierda con el límite por la derecha en el punto de corte y despeja k. En el ejercicio 5, 2k + 3 = 4 - k da k = \frac{1}{3}.

¿Qué tipos de discontinuidad hay?

Una discontinuidad evitable (un hueco) se da cuando el límite existe pero no es igual a f(a) o f(a) no existe. Una discontinuidad de salto se da cuando los límites laterales son distintos. Una discontinuidad infinita está en una asíntota vertical.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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