Resum conceptes bàsics del Lliurament 1
Website: | Cursos IOC - Batxillerat |
Kurs: | Matemàtiques II (Bloc 2) ~ gener 2020 |
Buch: | Resum conceptes bàsics del Lliurament 1 |
Gedruckt von: | Visiteur anonyme |
Datum: | Sonntag, 19. Mai 2024, 18:08 |
Beschreibung
Inhaltsverzeichnis
- LÍMITS. Concepte
- És el mateix límit que imatge?
- Càlcul del límit d'una funció en un punt
- Càlcul de límits en una funció a trossos
- Límits laterals
- Càlcul del límit d'una funció en el infinit
- Esdeveniments possibles en el càlcul de límits
- Indeterminacions
- Resolució indeterminació 0/0
- Resolució indeterminació ∞/∞
- Resolució indeterminació ∞ - ∞
- Resolució indeterminació 0 ·∞
- Resolució indeterminació 1∞
- Resolució indeterminació 1∞ (per fórmula)
- ASÍMPTOTES. Concepte
LÍMITS. Concepte
Idea de límit d'una funció en un punt
J.Villanova |
Els programes d'ordinador dibuixen la gràfica d'una funció fent lliscar un punt sobre la pantalla, tal i com es faria amb llapis i paper. Aquest programes calculen les imatges de molts punts, construeixin la taula de valors i els representen en uns eixos de coordenades però ho fa molt ràpidament. Quan es vol fer la gràfica a mà, és impossible calcular tantes imatges de punts de la taula i tant ràpidament. Per això convé saber cap a on va la gràfica de la funció sense haver de calcular molt.
Observant la gràfica de la funció que representa aquesta situació, calcularem el valor numèric de cada límit, si existeix. |
Exemple:
Per calcular aquest valor, imaginem que el temps està proper a 0 (x=0), i observem què fa la gràfica, la línia blava.
Quan la línia blava "va cap a" y=3.
Per tant en el moment que l'empresa es va remodelar (any 0) els beneficis de l'empresa estaven al voltant dels 3 milions d'euros
Matemàticament escriurem:
=3
Amb aquesta idea, calculem els límits següents:
1- vol dir "esquerra de x=1" |
4- vol dir "esquerra de x=4" |
és a dir no existeix |
1+ vol dir "dreta de x=1" |
4+ vol dir "dreta de x=4" |
5+ vol dir "dreta de x=5" |
f(1)=5
Imatge de x=1 |
f(4)=0
Imatge de x=4 |
f(5)=no existeix
imatge de x=5 |
En aquest vídeo se us dona una idea sobre com calcular límits de funcions a partir de la seva gràfica
Idea de límit d'una funció en l'infinit
La resposta la trobem en la mateixa gràfica. Si va passant els temps (x=1,2,3,4,....+) cap a o van els beneficis?
Per donar resposta, basta veure la gràfica. Cap a on fa la gràfica?
Veiem que la tendència de la línia lila és cap a y=1. Per tant matemàticament escriurem : .
Per tant la tendència de l'empresa és que els beneficis estiguin (a la llarga) al voltant d'1
És el mateix límit que imatge?
No, no és el mateix.
Majoritàriament el límit coincideix amb la imatge però no sempre.
Exemple 1:
Observa la funció
Si de bon començament intentem trobar la imatge per x=1 veiem que no existeix ja que no es pot dividir per zero.
Però en canvi si que existeix f(0'9), f(0'99), f(0'999)... i també f(1'1), f(1'01), f(1'001)...imatges pels valors de x propers a x=1
Aleshores la idea de límit és el nombre al que s'acosten les imatges quan x s'acosta al nombre on fem el límit
f(0'9)= 0'526315
f(0'99)= 0'502512
f(0'999)= 0'50025
f(0'9999)= 0'500025
Exemple 2:
Sigui la funció
Exemple 3: Donada la funció f(x)=3x-4 en aquest cas el límit coincideix amb la imatge per a qualsevol valor de la x
Exemple 4: Sigui la funció
Càlcul del límit d'una funció en un punt
Com calculo el límit d'una funció en un punt?
Per calcular el que hem de fer en primer lloc és substituir, en l'expressió de la funció, la x per a i fer els càlculs. Amb això ens podem trobar amb tres casos :
- Que el resultat doni un nombre i per tant aquest serà el valor del límit
- Que ens doni l'expressió . Això és el que en diem una indeterminació i no ens dóna informació sobre el valor del límit. Però sí ens dóna informació del que hem de fer per trobar el límit. Per saber el que hem de fer anirem a l'apartat "Resolució indeterminació 0/0 "
- Que ens doni una expressió de on k és un nombre real. El signe de l'infinit dependrà del signe de k i del 0 . Si necessitem saber el signe de l'infinit (per dibuixar per exemple una asímptota vertical) podeu anar a l'apartat "Límits laterals".
Exemple 1:
Exemple 2:
el límit encara NO està calculat. Veure apartat Resolució indeterminació 0/0
Exemple 3:
veure apartat Límits laterals
Càlcul de límits en una funció a trossos
Com trobar límits en una funció a trossos ?
Per calcular el límit d'una funció en x=a podem distingir entre dos casos:
- Que x = a no sigui un punt de trencament de la funció
- Que x = a sigui un punt de trencament de la funció (punt on la funció canvia d'expressió)
Cas 1:
En aquest cas per calcular el límit sols cal que fem el límit utilitzant l'expressió de la funció que correspon a l 'interval on pertany x=a
Cas 2 :
En aquest cas l'expressió de la funció a utilitzar canvia si fem el límit per l'esquerra o per la dreta. Per tant hem de fer els límits laterals en x=a.
Sols existirà el límit de la funció en x=a en el cas que aquests límits laterals coincideixin. I en aquest cas
Exemple :
Calculem els límits en x=-5, -3, -2, 0, 0'5, 1 i 1'5
En x = -5
En aquest cas coincideix el límit amb la imatge
En x = -3 hi ha un punt de trencament de la funció per tant cal calcular els límits laterals
En aquest cas coincideix el límit amb la imatge
En x = -2
En aquest cas x = -2 no és del domini
En x = 0 sí hi ha imatge. És un punt de trencament de la funció per tant cal calcular els límits laterals
Compte!!: que un valor tingui imatge no implica que tingui límit. En aquest cas en x=0 no té límit però f(0) = 2
En x = 0'5
En aquest cas coincideix el límit amb la imatge
En x =1 hi ha un trencament de la funció per tant cal calcular els límits laterals
En aquest cas coincideix el límit amb la imatge
En x = 1'5
En aquest cas coincideix el límit amb la imatge
Límits laterals
Com puc calcular els límits laterals?
Per calcular el límit lateral d'una funció en x = a cal substituir la x per aquest valor. Si dóna un nombre concret doncs aquest és el límit.
però si dóna una expressió de l'estil llavors cal mirar el signe d'aquest 0 substituint l'expressió que dóna el 0 per valors molt propers a x=a.
El resultat pot ser un nombre molt proper a 0 però positiu (0+) o bé negatiu (0-).
En aquest cas dependrà també del valor de k per decidir el signe del resultat final. Per exemple:
Aneu en compte que l'infinit no te límits laterals. Una cosa és el nombre + ∞ i una altra el - ∞ !
Exemple 1:
Substituïm en l'expressió x-1 la x per un nombre molt proper a 1 per la seva dreta per exemple 1'000001.
veiem que dóna un nombre molt proper a zero i positiu (0+) i per tant ja podem dir .
Exemple 2:
Exemple 3:
Substituïm en l'expressió x2-1 la x per un nombre molt proper a 1 per la seva esquerra per exemple 0'99999.
veiem que dóna un nombre molt proper a zero i negatiu (0-) i per tant ja podem dir .
Exemple 4:
Substituïm en l'expressió la x per un nombre molt proper a -2 per la seva esquerra per exemple -2'000001.
veiem que dóna un nombre molt proper a zero i negatiu (0-) i per tant ja podem dir .
Exemple 5:
Substituïm en l'expressió la x per un nombre molt proper a -2 per la seva dreta per exemple -1'99999.
veiem que dóna un nombre molt proper a zero i positiu (0+) i per tant ja podem dir .
Càlcul del límit d'una funció en el infinit
Com calculo el límit d'una funció en el infinit?
Per calcular el que hem de fer és substituir, en l'expressió de la funció, la x per un valor molt gran o molt petit segons sigui el cas, i tenir present les operacions amb .
Aquí teniu alguns exemples:
Funció polinòmica p(x)
En tot cas cal saber el signe dels infinits.
Volem calcular els límits:
Per calcular aquest límits convindria fer una taula per saber la tendència de la funció:
Primer posem valors de "x" que van creixent cap a l'infinit, i estudiem què passa amb les seves imatges, i observem que obtenim valors molt petits , ja que són negatius.
x | -x3-x+1 | x | -x3-x+1 | ||
10 | -1009 | -10 | 1011 | ||
100 | -1000099 | -100 | 1000101 | ||
1000 | ... | -1000 | ... | ||
10000 | ... | -10000 | ... | ||
↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ||
+∞ | -∞ | -∞ | +∞ | ||
Per tant | Per tant |
De fet en un polinomi el límit quan x tendeix a infinit el determina el terme de grau més alt. En aquest exemple el terme important i que és necessari per calcular el límit és -x3
Funció racional
Les funcions racionals són les formades per la divisió de dos polinomis
on P(x) és un polinomi axn +bxn-1+.....
on Q(x) és un altre polinomi cxm +dxm-1+.....
Per calcular aquests límit només ens fixarem en el terme de grau més alt de cada polinomi i aquests termes ens donaran el límit. És a dir ens fixarem en
axn del polinomi P(x) i en cxm del polinomi Q(x)
Regla del grau:
Exemple
Calculem
ja que els graus dels dos polinomis que formen la funció f(x) són iguals
Exemple
Calculem
ja que grau numerador és més gran que el del denominador
Exemple
Calculem
Esdeveniments possibles en el càlcul de límits
Quins són tots els cassos possibles que ens podem trobar en el càlcul de límits?
Quan calculem límits ens podem trobar amb situacions que es resolen immediatament i altres (que anomenem indeterminacions) que requereixen d'un estudi més detallat per poder donar el resultat final.
Aquestes són les principals casuístiques:
La paraula indet significa en aquest cas "No està clar el resultat, podria donar qualsevol cosa"
Les indeterminacions requereixen com hem dit d'un estudi més detallat per saber el resultat. I cada tipus d'indeterminació té les seves tècniques per resoldre's.
Indeterminacions
INDETERMINACIONS: | ||
Indeterm. 1: | Indeterm. 2: |
Indeterm. 3: |
Indeterm. 4: | Indeterm. 5: | No Indeterminat |
Resolució indeterminació 0/0
Com resolc la indeterminació 0/0?
Dependrà de l'expressió de f(x). Normalment ens podem trobar amb dos casos:
CAS A:
f(x) és una funció racional, és a dir una divisió entre dos polinomis. En aquest cas procedim a factoritzar els dos polinomis, simplificar i finalment tornar a fer el límit
CAS B:
L'expressió de f(x) és una fracció on el numerador o el denominador ( i sols 1 d'ells) és un polinomi i l'altre ( el numerador o el denominador) és una suma o resta on la x està sota una arrel quadrada.
En aquest cas procedim a multiplicar el numerador i denominador pel conjugat de l'expressió que conté l'arrel, factoritzar els polinomis, simplificar i finalment tornar a fer el límit .
Exemple 1 (CAS A):
Exemple 2 (CAS A):
Exemple 3 (CAS B):
Exemple 4 (CAS B):
Resolució indeterminació ∞/∞
Com resolc la indeterminació ?
Dependrà de l'expressió . Bàsicament ens podem trobar amb dos casos:
CAS A:
L'expressió és una divisió entre dos polinomis. En aquest cas procedim a comparar els graus dels polinomis
Imaginem que l'expressió és del tipus i m i n són els termes de major grau dels polinomis p(x) i q(x). Llavors:
CAS B:
L'expressió és una fracció on el numerador o el denominador no tenen perquè ser polinomis. Per exemple pot aparèixer la funció exponencial o la logarítmica
En aquest cas procedim a mirar quina de les dues expressions (numerador o denominador) tendeix més ràpidament cap a infinit.
Les funcions exponencials són les que creixen més ràpidament, després van les polinòmiques i les últimes són les logarítmiques. El que fem és doncs considerar el límit de la que creix més lentament com si fòs una constant (del mateix signe que l'expressió) i tornem a fer el límit.
Exemple 1 (CAS A):
Exemple 2 (CAS A):
Exemple 3 (CAS A):
Exemple 4 (CAS B):
Exemple 5 (CAS B):
Exemple 6 (CAS B):
Resolució indeterminació ∞ - ∞
Com resolc la indeterminació ∞ - ∞ ?
Aquest tipus d'indeterminacions apareix quan es calcula el límit en l'infinit de diferents funcions polinòmiques, racionals o irracionals. Per a cada cas hi ha una tècnica diferent per resoldre-la
CAS A: límit de polinomis
En aquest cas el límit del polinomi queda igual que el límit dels terme de major grau
CAS B: quan tenim una suma o resta de fraccions algebraiques
En aquest cas cal reduir l'expressió a una única fracció algebraica (fent la suma o resta de fraccions i tornar a fer el límit. Normalment torna a sortir una indeterminació però més fàcil de resoldre (normalment )
CAS B: quan tenim una suma o resta d'una funció irracional amb un polinomi o una fracció algebraica
En aquest cas cal multiplicar tota l'expressió pel conjugat d'ella mateixa, arreglar i tornar a fer el límit. Normalment torna a sortir una indeterminació però més fàcil de resoldre (normalment )
Exemple 1 (CAS A):
Exemple 2 (CAS B):
Exemple 3 (CAS C):
Resolució indeterminació 0 ·∞
Com resolc la indeterminació 0 · ∞ ?
Per a resoldre-la, operem convenientment l'expressió fins a transformar-la en una del tipus ∞ / ∞
Exemple :
Aquest límit tendeix cap a 0 · ∞ ja que:
Per resoldre la indeterminació arreglarem l'expressió. I farem la resta que hi ha a dins del parèntesi:
Aquest límit ara és del tipus ∞/∞
Mirant el graus veiem que el grau és menor que el del denominador (grau 1) del numerador (grau 1/2)
per tant :
Resolució indeterminació 1∞
Com podem resoldre la indeterminació 1∞ ?
Es pot resoldre seguint aquest procediment matemàtic o recordant la fórmula.
Aquí ho farem usant el procediment més llarg , però en el que no cal recordar cap fórmula. En l'apartat posterior ho hem fet usant la fórmula.
La resolució d'aquest tipus d'indeterminació és basa en la definició del nombre e com al límit següent:
L'objectiu d'un límit del tipus 1∞ és convertir l'expressió del límit que estem calculant de manera que hi surti l'expressió :
I llavors aplicarem la definició del nombre e tenint que
Mira aquests exemples:
Exemple 1:
Exemple 2 :
Resolució indeterminació 1∞ (per fórmula)
Com podem resoldre la indeterminació ?
Es pot resoldre seguint aquest procediment matemàtic o recordant la fórmula.
Aquí ho farem usant la fórmula. En l'apartat anterior podeu veure la resolució seguint el procediment més matemàtic i manual, i sense utilitzar aquesta fórmula. Podeu triar e que us sembli més còmode.
Si el límit que ens proposen, una vegada substituït x per "infinit" obtenim la indeterminació podem usar aquesta fórmula :
La resolució d'aquest tipus d'indeterminació és basa en la definició del nombre e com al límit següent:
Exemple 1 : (que també trobareu resolt usant el procediment més manual)
ASÍMPTOTES. Concepte
Les asímptotes d'una funció són rectes a les que s'aproxima la funció en l'infinit.
Hi ha de tres tipus: Horitzontals, verticals i obliqües. No totes les funcions tenen asímptotes.
En les gràfiques següents es veuen algunes funcions i les asímptotes, si en tenen.
Aquesta funció no té cap asímptota |
Aquesta funció té una asímptota vertical en x=2. |
Aquesta funció té una asímptota obliqua |
Aquesta funció té una asímptota horitzontal i es compleix que: |
Procediment per estudiar les asímptotes d'una funció
-
-
-
- Si la funció és polinòmica no té asímptotes.
- Asímptotes horitzontals es troben calculant :
-
-
Han de donar valors reals ( no infinits). Llavors direm que en la recta horitzontal i hi ha asímptota horitzontal.
-
-
-
- Asímptotes verticals.
-
-
Primer cal trobar el domini de la funció. Els punts obtinguts (x 0 ,...) que no siguin del domini són punts en els que cal estudiar els límits laterals i on es poden detectar asímptotes
Aquests límits laterals han de donar infinit. Si és així correspondran a asímptotes verticals:
Si es compleix això direm que en hi ha una asímptota vertical
Asímptotes obliqües:
1.- Fer el aleshores :
- Si dóna ∞ aleshores no hi ha A.O. En aquest cas ja no cal seguir
- Si dóna 0 vol dir que és una recta horitzontal (pendent 0) i per tant ja hauria sortit al buscar asímptotes horitzontals. En aquest cas ja no cal seguir
- En qualsevol altre cas dóna un nombre real. Aquest nombre serà la pendent de l'A.O i l'anomenarem
2.- Fer el aleshores :
- Si dóna ∞ aleshores no hi ha A.O. En aquest cas ja no cal seguir
- En qualsevol altre cas dóna un nombre real. Aquest nombre serà l'ordenada a l'origen de l'A.O i l'anomenarem
3.- Un cop hem trobat m i b l'asímptota obliqua serà la recta que té per equació
Asímptotes horitzontals
Com podem trobar les asímptotes horitzontals d'una funció?
Una funció té una asímptota horitzontal y=k quan
Llavors:
- Si la funció és polinòmica: No pot tenir asímptotes horitzontals ja qualsevol d'aquests límits dóna
- Si la funció és racional: és a dir del tipus on p(x) i q(x) són polinomis, aleshores dependrà del grau dels polinomis.
Per exemple :
- Si en l'expressió de la funció hi ha una expressió exponencial: cal tenir en compte que
Per exemple :
Asímptotes verticals
Com podem trobar les asímptotes verticals d'una funció?
Una funció té una asímptota vertical en x = a quan
Majoritàriament, els possibles valors de x on pot passar això són els punts que no són del domini i els punts que sent del domini hi ha algun límit lateral que dóna ∞
Un cop detectats aquests punts cal comprovar que .
Per poder dibuixar la gràfica de la funció al voltant d'aquesta asímptota, cal fer els límits laterals. I en funció del resultat podem saber com van les branques de l'asímptota.
Exemple 1:
En primer lloc busquem el domini. Dom(f(x))=
Per tant ara mirem si hi ha asímptota en x=2
|
Exemple 2:
En primer lloc busquem el domini. Dom(f(x))=
Per tant ara mirem si hi ha asímptota en x=2
Exemple 3:
En primer lloc busquem el domini. Dom(f(x))=
Per tant ara mirem si hi ha asímptota en x=2
Exemple 4:
En primer lloc busquem el domini. Dom(f(x))=
Per tant ara mirem si hi ha asímptota en x=2
Exemple 5:
En primer lloc busquem el domini. Dom(f(x))=
Per tant en primer lloc mirem si hi ha asímptota en x = 1
En segon lloc mirem si hi ha asímptota en x = -1
|
Asímptotes obliqües
Com puc saber si una funció té una asímptota obliqua?
Per saber si una funció f(x) té una asímptota obliqua (A.O)cal seguir els següents passos:
1.- Fer el aleshores :
- Si dóna ∞ aleshores no hi ha A.O. En aquest cas ja no cal seguir
- Si dóna 0 vol dir que és una recta horitzontal (pendent 0) i per tant ja hauria sortit al buscar asímptotes horitzontals. En aquest cas ja no cal seguir
- En qualsevol altre cas dóna un nombre real. Aquest nombre serà la pendent de l'A.O i l'anomenarem
2.- Fer el aleshores :
- Si dóna ∞ aleshores no hi ha A.O. En aquest cas ja no cal seguir
- En qualsevol altre cas dóna un nombre real. Aquest nombre serà l'ordenada a l'origen de l'A.O i l'anomenarem
3.- Un cop hem trobat m i b l'asímptota obliqua serà la recta que té per equació
Exemple 1:
Sigui
pot haver-hi A.O. Per tant seguim amb el pas 2
Per tant la recta és A.O de la funció f(x)
Exemple 2:
Sigui
No hi ha A.O. per tant no cal seguir amb el pas 2
Exemple 3:
Sigui
No hi ha A.O. per tant no cal seguir amb el pas 2