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Limites

Un límite describe el valor al que se aproxima una función f(x)f(x) a medida que la variable xx se acerca a un valor determinado aa, sin llegar necesariamente a tocarlo.

Se escribe como: lim⁡x→af(x)=L\lim_{x \to a} f(x) = L


Decimos que el límite existe si, al acercarnos a aa por la izquierda (x→a−x \to a^-) y por la derecha (x→a+x \to a^+), la función tiende al mismo valor LL.

  • Límites Laterales: Para que el límite general exista, los límites laterales deben ser iguales: lim⁡x→a−f(x)=lim⁡x→a+f(x)=L\lim_{x \to a^-} f(x) = \lim_{x \to a^+} f(x) = L

Si lim⁡x→af(x)=L\lim_{x \to a} f(x) = L y lim⁡x→ag(x)=M\lim_{x \to a} g(x) = M, se cumple:

  1. Suma/Resta: lim⁡(f±g)=L±M\lim (f \pm g) = L \pm M
  2. Producto: lim⁡(f⋅g)=L⋅M\lim (f \cdot g) = L \cdot M
  3. Cociente: lim⁡(f/g)=L/M\lim (f / g) = L / M (si M≠0M \neq 0)
  4. Potencia: lim⁡(fg)=LM\lim (f^g) = L^M
  5. Constante: lim⁡(k⋅f)=k⋅L\lim (k \cdot f) = k \cdot L

A veces, al evaluar un límite directamente, obtenemos expresiones que no tienen un valor definido. Las más comunes son:

  • 00\frac{0}{0}
  • ∞∞\frac{\infty}{\infty}
  • ∞−∞\infty - \infty

¿Cómo resolverlas?

  • Factorización: Para eliminar el término que causa el cero en el denominador.
  • Racionalización: Si hay raíces cuadradas.
  • L’Hôpital: (Si ya sabes derivar) para resolver 0/00/0 o ∞/∞\infty/\infty.

Estudian el comportamiento de la función cuando xx se hace extremadamente grande o pequeño. Estos límites definen las Asíntotas Horizontales.

  • Si el grado del numerador es menor al del denominador, el límite es 00.
  • Si los grados son iguales, el límite es el cociente de los coeficientes principales.

Existen límites especiales que son la base para las derivadas de funciones trigonométricas:

lim⁡x→0sin⁡(x)x=1\lim_{x \to 0} \frac{\sin(x)}{x} = 1 lim⁡x→01−cos⁡(x)x=0\lim_{x \to 0} \frac{1 - \cos(x)}{x} = 0


Calcula lim⁡x→2x2−4x−2\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 4}{x - 2}.

  1. Al evaluar directamente: 22−42−2=00\frac{2^2 - 4}{2 - 2} = \frac{0}{0} (Indeterminado).
  2. Factorizamos el numerador: (x−2)(x+2)x−2\frac{(x-2)(x+2)}{x-2}.
  3. Simplificamos: x+2x + 2.
  4. Evaluamos de nuevo: 2+2=42 + 2 = 4. Resultado: El límite es 44.

Discontinuidades, Asíntotas y Rectas de la Derivada

Sección titulada «Discontinuidades, Asíntotas y Rectas de la Derivada»

Este capítulo conecta el concepto de límite con la forma física de las gráficas y la inclinación de las curvas.


Una función es continua si puedes dibujarla sin levantar el lápiz. Si no, presenta una discontinuidad:

  • Evitable: Existe el límite, pero no coincide con el valor del punto (o el punto no existe). Se ve como un “agujero”.
  • Inevitable de Salto Finito: Los límites laterales existen pero son diferentes.
  • Inevitable de Salto Infinito: Uno o ambos límites laterales tienden a ±∞\pm \infty.

[Image showing point, finite jump, and infinite jump discontinuities]


Las asíntotas son rectas a las que la función se acerca infinitamente pero nunca toca (usualmente).

Ocurre en valores de xx donde la función explota al infinito.

  • Condición: lim⁡x→af(x)=±∞\lim_{x \to a} f(x) = \pm \infty.
  • Se encuentran buscando los valores que hacen cero el denominador (y no el numerador).

Describe qué hace la función cuando xx es muy grande.

  • Condición: lim⁡x→±∞f(x)=L\lim_{x \to \pm \infty} f(x) = L.
  • Si existe A.H., la recta es y=Ly = L.

3. Construcción de Rectas (Secante, Tangente y Normal)

Sección titulada «3. Construcción de Rectas (Secante, Tangente y Normal)»

Estas rectas nos permiten estudiar la pendiente de una curva en un punto P(a,f(a))P(a, f(a)).

Corta a la curva en dos puntos. Su pendiente es el cociente incremental: msec=f(a+h)−f(a)hm_{sec} = \frac{f(a+h) - f(a)}{h}

Toca a la curva en un solo punto. Su pendiente es la derivada en ese punto: mt=f′(a)m_t = f'(a).

  • Ecuación: y−f(a)=f′(a)(x−a)y - f(a) = f'(a)(x - a)

Es la recta perpendicular a la tangente en el punto de contacto.

  • Pendiente: Es la inversa negativa de la tangente: mn=−1f′(a)m_n = -\frac{1}{f'(a)}.
  • Ecuación: y−f(a)=−1f′(a)(x−a)y - f(a) = -\frac{1}{f'(a)}(x - a)

[Image showing a curve with a tangent line and a perpendicular normal line at a point]


Dada f(x)=x2f(x) = x^2, hallar la recta tangente y normal en x=1x = 1.

  1. Punto: f(1)=12=1f(1) = 1^2 = 1. Punto (1,1)(1, 1).
  2. Derivada: f′(x)=2xf'(x) = 2x. En el punto: f′(1)=2f'(1) = 2. (Esta es mtm_t).
  3. Recta Tangente: y−1=2(x−1)  ⟹  y=2x−1y - 1 = 2(x - 1) \implies y = 2x - 1
  4. Recta Normal: mn=−1/2m_n = -1/2. y−1=−12(x−1)  ⟹  y=−12x+32y - 1 = -\frac{1}{2}(x - 1) \implies y = -\frac{1}{2}x + \frac{3}{2}