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Limite de Funções com Descontinuidade, Notas de estudo de Matemática

Limite de Funções com Descontinuidade

Tipologia: Notas de estudo

2016

Compartilhado em 07/03/2016

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sr-diego-oliveira-5 🇧🇷

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bg1
Caderno de Exerc´ıcios Diego A. Oliveira - Vit´oria da Conquista/BA
Exerc´ıcios Resolvidos: Limite de Fun¸oes com
Descontinuidade
Atualizado em 06/03/2016
Ao contr´ario do que acontece com as fun¸oes polinomiais, cujos gr´aficos podem ser tra¸cados
sem que se tire o apis do papel, os gr´aficos de fun¸oes do tipo y=p(x)
q(x)ao as vezes constitu´ıdos
por partes separadas, isto ´e, existe uma “quebra” ou descontinuidade no gr´afico. Fun¸oes cu-
jos gr´aficos apresentam esta caracter´ıstica ao ditas descont´ınuas. Um exemplo de fun¸ao de-
scont´ınua ´e a fun¸ao f(x) = x2x2
x+ 1 que possui uma quebra no ponto em que x= 1.
Fun¸oes como f(x) ao possuem valor definido no ponto de descontinuidade mas, isto ao
quer dizer que ao possui valor de limite. A fun¸ao f(x), por exemplo, ´e indefinida para x= 1
contudo, lim
x→−1x2x2
x+ 1 ´e igual a 3
A seguir ser´a apresentado 5 estrat´egias para resolver limites de fun¸oes com descontinuidade.
No entanto, embora essas estrat´egias estejam sendo apresentadas de forma separada a resolu¸ao
de alguns limites envolvem a combina¸ao de duas ou mais delas.
ESTRAT´
EGIA 1: ´
E aplic´avel a fun¸oes do tipo:
p(x)
q(x)
Onde p(x) e q(x) ao polinˆomios e p(x) ´e divis´ıvel por q(x). A estrat´egia ´e fatorar p(x) e
simplificar a fun¸ao.
Exemplo 1: Calcule lim
x→−1x2x2
x+ 1
Solu¸ao
lim
x→−1x2x2
x+ 1 = lim
x→−1
(x+ 1)(x2)
(x+ 1) = lim
x→−1(x2)
Agora a indetermina¸ao que ocorreria se tiv´essemos substitu´ıdo x por -1 desapareceu. De
modo que finalmente podemos calcular o valor do limite da fun¸ao pela simples substitui¸ao de
xpelo seu valor de tendˆencia.
lim
x→−1(x2) = 12 = 3
1
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pf4
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pf8

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Exerc´ıcios Resolvidos: Limite de Fun¸c˜oes com

Descontinuidade

Contato: [email protected]

Atualizado em 06/03/

Ao contr´ario do que acontece com as fun¸c˜oes polinomiais, cujos gr´aficos podem ser tra¸cados

sem que se tire o l´apis do papel, os gr´aficos de fun¸c˜oes do tipo y =

p(x)

q(x)

s˜ao as vezes constitu´ıdos

por partes separadas, isto ´e, existe uma “quebra” ou descontinuidade no gr´afico. Fun¸c˜oes cu-

jos gr´aficos apresentam esta caracter´ıstica s˜ao ditas descont´ınuas. Um exemplo de fun¸c˜ao de-

scont´ınua ´e a fun¸c˜ao f (x) =

x^2 − x − 2

x + 1

que possui uma quebra no ponto em que x = 1.

Fun¸c˜oes como f (x) n˜ao possuem valor definido no ponto de descontinuidade mas, isto n˜ao

quer dizer que n˜ao possui valor de limite. A fun¸c˜ao f (x), por exemplo, ´e indefinida para x = 1

contudo, lim x→− 1

x 2 − x − 2

x + 1

´e igual a − 3

A seguir ser´a apresentado 5 estrat´egias para resolver limites de fun¸c˜oes com descontinuidade.

No entanto, embora essas estrat´egias estejam sendo apresentadas de forma separada a resolu¸c˜ao

de alguns limites envolvem a combina¸c˜ao de duas ou mais delas.

ESTRAT´EGIA 1: E aplic´´ avel a fun¸c˜oes do tipo:

p(x)

q(x)

Onde p(x) e q(x) s˜ao polinˆomios e p(x) ´e divis´ıvel por q(x). A estrat´egia ´e fatorar p(x) e

simplificar a fun¸c˜ao.

Exemplo 1: Calcule lim x→− 1

x 2 − x − 2

x + 1

Solu¸c˜ao

lim x→− 1

x 2 − x − 2

x + 1

= lim x→− 1

(x + 1)(x − 2)

 (x + 1)

= lim x→− 1

(x − 2)

Agora a indetermina¸c˜ao que ocorreria se tiv´essemos substitu´ıdo x por -1 desapareceu. De

modo que finalmente podemos calcular o valor do limite da fun¸c˜ao pela simples substitui¸c˜ao de

x pelo seu valor de tendˆencia.

lim x→− 1

(x − 2) = − 1 − 2 = − 3

Exemplo 2: Calcule lim x→ 2

x^2 + x − 6

x − 2

Solu¸c˜ao

lim x→ 2

x^2 + x − 6

x − 2

= lim x→ 2

(x + 3)

(x − 2)



(x − 2)

= lim x→ 2

(x + 3) = 2 + 3 = 5

Exemplo 3: Calcule lim x→ 9

9 − t

3 −

t

Solu¸c˜ao

lim x→ 9

9 − t

3 −

t

= lim x→ 9

t) (3 − 

t)



t

= lim x→ 9

t) = 3 +

ESTRAT´EGIA 2: E aplic´´ avel tamb´em a fun¸c˜oes do tipo:

p(x)

q(x)

S´o que diferente do 1◦^ m´etodo tanto p(x) como q(x) s˜ao fator´aveis e possuem ao menos um

fator em comum. A estrat´egia consiste em fatorar tanto p(x) como q(x) e em seguida realizar as

devidas simplifica¸c˜oes da fun¸c˜ao.

Exemplo 1: Calcule lim x→ 2

x^3 − x^2 − 2 x

x^2 − 3 x + 2

Solu¸c˜ao

Primeiro vamos fatorar o numerador

x 3 − x 2 − 2 x = x(x 2 − x − 2) = x(x − 2)(x + 1)

Em seguida fatoramos o denominador

x 2 − 3 x + 2 = (x − 1)(x − 2)

Finalmente calcula-se o limite

ESTRAT´EGIA 3: ´E aplic´avel a fun¸c˜oes racionais com radical no numerador ou denomi-

nador como, por exemplo:

f (x) =

x + 3

9 − x

; g(x) =

x 2 √ x^2 + 12

A estrat´egia ´e multiplicar a fun¸c˜ao (“em cima e em baixo”), pelo conjugado do numerador

ou do denominador. Emfim, da parte que contem o radical.

Exemplo 1: Calcule lim x→ 0

x^2 + 9 − 3

x^2

Solu¸c˜ao

lim x→ 0

x^2 + 9 − 3

x^2

= lim x→ 0

x^2 + 9 − 3

x^2

x^2 + 9 + 3 √ x^2 + 9 + 3

= lim x→ 0

x 2

x^2

x^2 + 9 + 3

= lim x→ 0

x^2 + 9 + 3

Exemplo 2: Calcule lim x→ 2

x − 2 √ x^2 + 5 − 3

Solu¸c˜ao

lim x→ 2

x − 2 √ x^2 + 5 − 3

= lim x→ 2

x − 2 √ x^2 + 5 − 3

x^2 + 5 + 3 √ x^2 + 5 + 3

= lim x→ 2

(x − 2)(

x^2 + 5 + 3)

(x − 2)(x + 2)

= lim x→ 2

x^2 + 5 + 3

x + 2

Exemplo 3: Calcule lim x→ 8

x + 1 − 3

x − 8

Solu¸c˜ao

lim x→ 8

x + 1 − 3

x − 8

= lim x→ 8

x + 1 − 3

x − 8

x + 1 + 3 √ x + 1 + 3

= lim x→ 8

x + 1 + 3

Exemplo 4: Calcule lim x→ 0

x^2 √ x^2 + 12 −

Solu¸c˜ao

lim x→ 0

x 2 √ x^2 + 12 −

= lim x→ 0

x 2 (

x^2 + 12 +

x^2 + 12 −

x^2 + 12 +

= lim x→ 0

x^2 (

x^2 + 12 +

(x^2 + 12) − 12

= lim x→ 0

x^2 + 12 +

ESTRAT´EGIA 5: Algumas indetermina¸c˜oes podem ser retiradas apenas desenvolvendo

um pouco a fun¸c˜ao e realizando simplifica¸c˜oes.

Exemplo 1: Encontre lim x→ 0

(x + 3) 3 − 27

x

Solu¸c˜ao

lim x→ 0

(x + 3)^3 − 27

x

= lim x→ 0

x^3 + 9x^2 + 27x + 27 − 27

x

lim x→ 0

x(x^2 + 9x + 27)

x

= lim x→ 0

(x 2

  • 9x + 27) = 27

Exemplo 2: Calcule lim x→ 0

x

5 + x

5 − x

Solu¸c˜ao

lim x→ 0

x

5 + x

5 − x

= lim x→ 0

x

(^2) x

25 − x^2

= − lim x→ 0

25 − x^2

lim x→ 0

x(x 2

  • 9x + 27)

x

= lim x→ 0

(x 2

  • 9x + 27) = 27

Exemplo 3: Calcule lim x→− 2

x

1 2 x^3 + 8

Solu¸c˜ao

lim x→− 2

x +^

1 2 x^3 + 8

= lim x→− 2

2 + x

2 x(x^3 + 8)

lim x→− 2

2 + x

2(x^4 + 8x)

= lim x→− 2

(2 + x)

2[

(2 + x)(x^3 − 2 x^2 + 4x)]

lim x→− 2

2 x^3 − 4 x^2 + 8x

2(−2)^3 − 4(−2)^2 + (−2)

Estas cinco estrat´egias servir˜ao para o calculo do limite de v´arias fun¸c˜oes. Mas caso algum

limite n˜ao se enquadre em nenhum deles (o que acontecer´a em v´arios casos), haver˜ao duas

hip´oteses a serem consideradas: a resolu¸c˜ao do limite deve envolver uma estrat´egia diferente das

abordadas ou a fun¸c˜ao simplesmente n˜ao possui limite.

Em uma disciplina introdut´oria de limite como c´alculo 1 ou pr´e calculo o mais prov´avel ´e que

a fun¸c˜ao n˜ao tenha limite mesmo. Isso se deve ao fato de que a maioria dos professores tˆem bom

senso em evitar quest˜oes demasiadamente dif´ıceis.

O limite a seguir ´e um exemplo que foge a regra das estrat´egias apresentadas. Para resolve-lo

usamos as equa¸c˜oes.

(a 3 − b 3 ) = (a − b)(a 2

  • ab + b 2 )

(a 4 − b 4 ) = (a − b)(a + b)(a 2

  • b 2 )

lim x→ 1

x − 1 4

x − 1

= lim x→ 1

x − 1 4

x − 1

x) 2

x + 1

( 3

x)^2 + 3

x + 1

lim x→ 1

x − 1

(

3

x^2 + 3

x + 1)( 4

x − 1)

= lim x→ 1

x − 1

(

3

x^2 + 3

x + 1)( 4

x − 1)

x + 1)((

x) 2

  • 1 2 )

( 4

x + 1)(( 4

x)^2 + 1^2 )

lim x→ 1

x + 1)(

x + 1)

( 3

x)^2 + 3

x + 1

Se alguma passagem ficou obscura ou se algum erro foi cometido por favor escreva para

[email protected] para que possa ser feito a devida corre¸c˜ao.

Para encontrar esse e outros exerc´ıcios resolvidos de matem´atica acesse: www.number.890m.com