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bloque 1 continuidad, Apuntes de Matemáticas Orientadas a las Enseñanzas Académica

explica la descripcion del uso de la derivada como continuidad

Tipo: Apuntes

2023/2024

Subido el 09/05/2024

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CONTINUIDAD
Intuitivamente, decimos que una función es continua si “puede ser representada
gráficamente de un solo trazo”. En este tema vamos a formalizar este concepto, con
criterios objetivos mediante los cuales podemos saber si una función 𝑓 dada por su
expresión analítica es o no continua. Estos mismos criterios nos dirán, si no lo es, el tipo
de discontinuidad que presenta.
El concepto de continuidad es puntual. Es decir, estudiamos si una función 𝑓 es
continua en un punto 𝑥=𝑎. Si la función es continua en todos los puntos de su dominio,
diremos que 𝑓 es continua en su dominio. Si no lo es, diremos dónde es continua, y el tipo
de discontinuidad que presenta.
DEFINICIÓN
Sea 𝑓 una función real de variable real. La función 𝑓 es continua en 𝒙=𝒂 si, y
sólo si, se cumplen las tres condiciones siguientes:
1) Existe 𝑓(𝑎)
2) Existe el límite de 𝑓 cuando 𝑥 tiende a 𝑎 (y es finito)
3) Los dos valores anteriores coinciden, es decir:
lim
→ 𝑓(𝑥)=𝑓(𝑎)
Lo que esto quiere decir es que una función es continua cuando a pequeñas
variaciones de la variable independiente le corresponden pequeñas variaciones de la
variable dependiente.
EJEMPLOS DE FUNCIONES CONTINUAS
Las funciones polinómicas son continuas en .
Las funciones racionales (cociente de polinomios) son continuas en su dominio,
es decir, en todos los puntos que no hagan cero el denominador.
La función exponencial 𝑓(𝑥)=𝑎 donde 𝑎>0, 𝑎1 es continua en .
La función logarítmica 𝑓(𝑥)=log𝑥 donde 𝑎>0, 𝑎1 es continua en su
dominio, es decir, en (0,+∞)
La función 𝑓(𝑥)= 𝑥
es continua en [0,+∞) si 𝑛 es par, y es continua en si
𝑛 es impar.
Las funciones trigonométricas 𝑓(𝑥)=sen(𝑥) y 𝑓(𝑥)=cos(𝑥) son continuas en
. La función 𝑓(𝑥)=tg(𝑥) es continua en su dominio.
Las funciones definidas a trozos son continuas si cada uno de los criterios
corresponde a una función continua, pero hay que comprobar si es o no continua
en cada punto donde cambia el criterio de definición.
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CONTINUIDAD

Intuitivamente, decimos que una función es continua si “puede ser representada

gráficamente de un solo trazo”. En este tema vamos a formalizar este concepto, con

criterios objetivos mediante los cuales podemos saber si una función 𝑓 dada por su

expresión analítica es o no continua. Estos mismos criterios nos dirán, si no lo es, el tipo

de discontinuidad que presenta.

El concepto de continuidad es puntual. Es decir, estudiamos si una función 𝑓 es

continua en un punto 𝑥 = 𝑎. Si la función es continua en todos los puntos de su dominio,

diremos que 𝑓 es continua en su dominio. Si no lo es, diremos dónde es continua, y el tipo

de discontinuidad que presenta.

DEFINICIÓN

Sea 𝑓 una función real de variable real. La función 𝑓 es continua en 𝒙 = 𝒂 si, y

sólo si, se cumplen las tres condiciones siguientes:

  1. Existe 𝑓(𝑎)

  2. Existe el límite de 𝑓 cuando 𝑥 tiende a 𝑎 (y es finito)

  3. Los dos valores anteriores coinciden, es decir:

lim

௫→௔

Lo que esto quiere decir es que una función es continua cuando a pequeñas

variaciones de la variable independiente le corresponden pequeñas variaciones de la

variable dependiente.

EJEMPLOS DE FUNCIONES CONTINUAS

 Las funciones polinómicas son continuas en ℝ.

 Las funciones racionales (cociente de polinomios) son continuas en su dominio,

es decir, en todos los puntos que no hagan cero el denominador.

 La función exponencial 𝑓(𝑥) = 𝑎

donde 𝑎 > 0, 𝑎 ≠ 1 es continua en ℝ.

 La función logarítmica 𝑓

= log

𝑥 donde 𝑎 > 0, 𝑎 ≠ 1 es continua en su

dominio, es decir, en (0, +∞)

 La función 𝑓(𝑥) = √

es continua en [0, +∞) si 𝑛 es par, y es continua en ℝ si

𝑛 es impar.

 Las funciones trigonométricas 𝑓

= sen(𝑥) y 𝑓

= cos(𝑥) son continuas en

ℝ. La función 𝑓

= tg(𝑥) es continua en su dominio.

 Las funciones definidas a trozos son continuas si cada uno de los criterios

corresponde a una función continua, pero hay que comprobar si es o no continua

en cada punto donde cambia el criterio de definición.

TIPOS DE DISCONTINUIDAD

Estudiar la continuidad de una función en un punto es comprobar si se cumplen las

tres condiciones de la definición.

Si se cumplen las tres, diremos que 𝒇 es continua en 𝒙 = 𝒂

En caso contrario, diremos que 𝒇 presenta una discontinuidad en 𝒙 = 𝒂

1º) Si existe 𝑓(𝑎) y existe el límite cuando 𝑥 tiende a 𝑎 , pero no coinciden, la

discontinuidad se llama evitable.

2º) Si existe el límite cuando 𝑥 tiende a 𝑎 , pero no existe 𝑓(𝑎), la discontinuidad se

llama evitable.

3º) Si existen los límites laterales por la derecha y por la izquierda de 𝑓 cuando 𝑥

tiende a 𝑎 , pero son distintos, la discontinuidad se llama de salto finito.

4º) Si los límites laterales por la derecha y por la izquierda de 𝑓 cuando 𝑥 tiende a

𝑎 son infinitos, la discontinuidad se llama de salto infinito.

EJEMPLO 4

Recuerda que las funciones racionales son continuas en su dominio.

Veamos las tres condiciones en 𝑥 = 3:

2º) Calculamos los límites laterales:

lim

௫→ଷ

lim

௫→ଷ

ൡ ⟹ ∄ lim

௫→ଷ

3º) Los límites laterales por la derecha y por la izquierda de 𝑓 cuando 𝑥 tiende a 3 son

infinitos

Conclusión: 𝑓 es continua en ℝ –

𝑓 presenta en 𝑥 = 3 una discontinuidad de salto infinito

EJEMPLO 5

1 − 𝑥 si 𝑥 ≤ 1

ln (𝑥) si 𝑥 > 1

Veamos las tres condiciones:

2º) Calculamos los límites laterales:

lim

௫→ଵ

lim

௫→ଵ

ൡ ⟹ lim

௫→ ଵ

3º) Existe 𝑓(1) , existe el límite cuando 𝑥 tiende a 1 , y además coinciden.

Conclusión: 𝑓 es continua en 𝑥 = 1

Como 𝑓 es continua en (−∞, 1) por ser una función polinómica y 𝑓 es continua en (1, +∞)

por ser una función logarítmica con 𝑥 > 0, y hemos comprobado que es continua en 𝑥 = 1,

podemos afirmar que 𝑓 es continua en ℝ.