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Funciones algebraicas

Función recíproca f(x) = 1/x: gráfica, derivada, integral y límites

La función recíproca 1/x: su gráfica (una hipérbola) y sus asíntotas, la derivada -1/x², por qué su integral es ln|x| + C y sus límites laterales.

Funciones algebraicas Actualizado 3 min de lectura

De un vistazo

f(x) = \frac{1}{x}
Dominio
x \ne 0
Rango
y \ne 0
Derivada
-\frac{1}{x^2}
Integral
\ln|x| + C
Asíntotas
x = 0 y y = 0
Simetría
Impar: f(-x) = -f(x)
En esta página
  1. Fórmula
  2. Gráfica de 1/x
  3. Propiedades clave
  4. Límites de 1/x
  5. Derivada de 1/x
  6. Integral de 1/x
  7. Ejemplos resueltos
  8. Errores comunes
  9. Cómo se relaciona

La función recíproca f(x) = \frac{1}{x} envía cada número a uno dividido entre él mismo. Es la función racional más sencilla, la función potencia con exponente -1, y el ejemplo clásico de límites infinitos, asíntotas y la derivada del logaritmo natural.

Fórmula

f(x) = \frac{1}{x} = x^{-1}, \qquad x \ne 0

Gráfica de 1/x

La gráfica es una hipérbola con dos ramas, una en el primer cuadrante y otra en el tercero.

Gráfica de la función recíproca y = 1/x
La gráfica se acerca a la asíntota vertical x = 0 y a la asíntota horizontal y = 0 sin tocar ninguna de las dos.

Propiedades clave

  • Dominio y rango. Todos los reales excepto 0, en ambos casos.
  • Función impar. \frac{1}{-x} = -\frac{1}{x}, así que la gráfica es simétrica respecto del origen.
  • Asíntotas. Asíntota vertical x = 0, asíntota horizontal y = 0.
  • Es su propia inversa. Al despejar x en y = \frac{1}{x} se obtiene x = \frac{1}{y}, así que f^{-1} = f y la gráfica es simétrica respecto de y = x.
  • Solo es discontinua en 0, que no pertenece al dominio. Es continua en su dominio.

Límites de 1/x

\lim_{x \to 0^+}\frac{1}{x} = +\infty, \qquad \lim_{x \to 0^-}\frac{1}{x} = -\infty, \qquad \lim_{x \to \pm\infty}\frac{1}{x} = 0

Como los límites laterales en 0 no coinciden, \lim_{x \to 0}\frac{1}{x} no existe. El límite en el infinito es la pieza básica para calcular los límites al infinito de cualquier función racional.

Derivada de 1/x

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x} = -\frac{1}{x^2}

Se obtiene con la regla de la potencia con n = -1. La derivada es negativa en todo punto donde está definida, así que la función decrece en cada rama, y las rectas tangentes se vuelven más empinadas cerca de 0 y más planas lejos de él. La segunda derivada es \frac{2}{x^3}: cóncava hacia arriba para x > 0 y cóncava hacia abajo para x < 0.

Integral de 1/x

\int \frac{1}{x}\,dx = \ln|x| + C

La regla de la potencia inversa daría \frac{x^0}{0}, que no está definido, así que \frac{1}{x} es la única potencia cuya integral es un logaritmo natural. El valor absoluto cubre los x negativos: para x < 0, \frac{d}{dx}\ln(-x) = \frac{-1}{-x} = \frac{1}{x}.

Una integral definida no puede atravesar x = 0: \int_{-1}^{1}\frac{1}{x}\,dx es una integral impropia que diverge.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: recta tangente. En x = 2, f(2) = \frac{1}{2} y f'(2) = -\frac{1}{4}, así que la recta tangente es y = \frac{1}{2} - \frac{1}{4}(x - 2) = -\frac{1}{4}x + 1.

Ejemplo 2: integral definida. \int_1^e \frac{1}{x}\,dx = \ln e - \ln 1 = 1.

Ejemplo 3: una recíproca desplazada. \frac{d}{dx}\frac{3}{x - 1} = -\frac{3}{(x - 1)^2} y \int \frac{3}{x - 1}\,dx = 3\ln|x - 1| + C.

Errores comunes

  1. Escribir \int \frac{1}{x}\,dx = \frac{x^0}{0} o \ln x sin el valor absoluto.
  2. Equivocarse con el signo de la derivada. \frac{d}{dx}\frac{1}{x} es -\frac{1}{x^2}, no \frac{1}{x^2}.
  3. Confundir \frac{1}{x} con x^{-1} como función inversa. \frac{1}{f(x)} es un recíproco, mientras que f^{-1}(x) suele significar una inversa. Para \frac{1}{x} coinciden, lo cual es poco habitual.
  4. Integrar a través de la asíntota como si la función fuera continua ahí.

Cómo se relaciona

El área bajo \frac{1}{t} desde 1 hasta x es exactamente \ln x, que es una forma de definir el logaritmo natural. La página de funciones potencia trata la familia x^n a la que pertenece \frac{1}{x}, y la serie armónica \sum \frac{1}{n} es su prima discreta.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es la derivada de 1/x?

Escribe \frac{1}{x} = x^{-1} y usa la regla de la potencia: \frac{d}{dx}x^{-1} = -x^{-2} = -\frac{1}{x^2}.

¿Cuál es la integral de 1/x?

La integral es \int \frac{1}{x}\,dx = \ln|x| + C. La regla de la potencia inversa falla aquí porque dividiría entre n + 1 = 0. El valor absoluto hace que la fórmula también valga para x negativo.

¿Cuál es el límite de 1/x cuando x tiende a 0?

El límite no existe. Por la derecha \frac{1}{x} \to +\infty y por la izquierda \frac{1}{x} \to -\infty, así que los dos límites laterales no coinciden.

¿1/x es decreciente?

Decrece en (-\infty, 0) y en (0, \infty) por separado, ya que su derivada es negativa. No es decreciente en todo su dominio, porque \frac{1}{-1} = -1 < 1 = \frac{1}{1}.

Escrito por el equipo de PracticeCalculus

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