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Matemática (51) · Unidad 3 — Función homográfica y límites

La idea de límite y los límites laterales

El límite no pregunta cuánto vale la función en un punto: pregunta a qué número se están arrimando los valores de f cuando x se acerca. Son dos preguntas distintas y la diferencia entre las dos es medio tema de la materia.

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La explicación

Qué pregunta el límite y qué no

Escribir

limx→x0 f(x) = L

quiere decir: si x se acerca a x0 sin llegar nunca, los valores de f(x) se acercan a L. Y el «sin llegar nunca» no es un detalle de redacción: el límite por definición no mira lo que pasa en x0. Mira lo que pasa alrededor.

De ahí salen las tres situaciones que hay que poder distinguir:

Los límites laterales

A un punto de la recta se puede llegar por dos lados, y no siempre pasa lo mismo:

limx→x0⁻ f(x) : acercándose por izquierda, con valores menores que x0
limx→x0⁺ f(x) : acercándose por derecha, con valores mayores que x0

Y entonces el resultado central del tema:

El límite existe si y sólo si los dos laterales existen y son iguales.

Si dan distinto, el límite no existe. Y «no existe» es una respuesta completa y correcta: no hay que inventar un número intermedio ni promediarlos.

Leer límites de un gráfico

1. Para el lateral por izquierda, apoyo el dedo sobre la curva a la izquierda de x0 y lo deslizo hacia x0.
2. Miro a qué altura apunta el dedo cuando está por llegar. Esa altura es el lateral por izquierda.
3. Repito desde la derecha.
4. Si las dos alturas coinciden, ése es el límite. Si no, el límite no existe.
5. El valor f(x0) se lee aparte: es el punto lleno, si lo hay. Un punto hueco marca que ahí la función no está definida y no cambia el límite.

El caso 0/0, que es el que se toma

Si al reemplazar te queda 0/0, eso no es el resultado: es un aviso de que arriba y abajo comparten un factor que se puede cancelar. La cuenta se salva factorizando.

limx→3 (x² − 9)/(x − 3)  →  al reemplazar: 0/0
x² − 9 = (x − 3)(x + 3)  →  (x − 3)(x + 3)/(x − 3) = x + 3
limx→3 (x + 3) = 6

La simplificación es legítima justamente porque x nunca es 3: se acerca. Y como x − 3 no vale cero, dividir por él está permitido. En x = 3 la función original no existe; el límite, sí, y vale 6.

Las dos herramientas para factorizar son la diferencia de cuadrados (a² − b² = (a+b)(a−b)) y la fórmula resolvente, que convierte a·x² + b·x + c en a·(x − x₁)(x − x₂).

El control que conviene hacer siempre

Cuando te dio un número, comprobalo evaluando cerca. Para el ejemplo de arriba: f(2,9) = 5,9, f(2,99) = 5,99, f(2,999) = 5,999. Se están arrimando a 6, y desde el otro lado f(3,001) = 6,001. Si tu cuenta dio otro número, esta tabla lo desmiente en treinta segundos.

Un ejercicio resuelto, paso a paso

Calcular el límite de (x^2 + x - 6)/(x - 2) cuando x tiende a 2.

Planteo: lo primero es siempre reemplazar, aunque sepa que va a fallar, porque el resultado de esa cuenta me dice qué tipo de problema tengo.

arriba: 2² + 2 − 6 = 0  ·  abajo: 2 − 2 = 0  →  0/0

Qué significa ese 0/0. Que el 2 anula los dos, o sea que los dos tienen a (x − 2) como factor. No es un resultado, es un diagnóstico.

Factorizo el numerador. Busco dos números que sumen 1 y multipliquen −6: son 3 y −2.

x² + x − 6 = (x − 2)(x + 3)

Simplifico. Como x se acerca a 2 pero nunca vale 2, el factor x − 2 no es cero y puedo dividir por él:

(x − 2)(x + 3)/(x − 2) = x + 3  para todo x ≠ 2

Ahora sí reemplazo, porque x + 3 no tiene ningún problema en 2:

limx→2 (x + 3) = 5

Control evaluando cerca: con 2,1 da 5,1; con 2,01 da 5,01; con 2,001 da 5,001. Y desde el otro lado, con 1,999 da 4,999. Los dos lados apuntan al 5 ✔

Fijate que la función original no está definida en x = 2, y el límite igual existe y vale 5. Son preguntas distintas.

Y uno del nivel del parcial

Sea f la función que vale (x^2 - 4)/(x - 2) para x < 2, y vale 3x - 5 para x >= 2. Calcular los dos límites laterales en x_0 = 2, decidir si existe el límite, y compararlo con f(2).

Planteo: la función está partida en 2, así que cada lado se calcula con su propia fórmula. No hay una sola cuenta: hay dos, y recién al final se comparan.

Lateral por izquierda. Para x < 2 manda la primera fórmula. Al reemplazar da 0/0, así que factorizo:

x² − 4 = (x − 2)(x + 2) → (x−2)(x+2)/(x−2) = x + 2
limx→2⁻ f(x) = limx→2⁻ (x + 2) = 4

Comprobación numérica por ese lado: con 1,9 da 3,9 y con 1,99 da 3,99. Se arrima a 4 ✔

Lateral por derecha. Para x > 2 manda 3x − 5, que no tiene ningún problema en 2:

limx→2⁺ f(x) = 3·2 − 5 = 1

¿Existe el límite? Los dos laterales existen, pero dan 4 y 1. Como no coinciden:

limx→2 f(x) no existe

Y eso es una respuesta completa. No se promedian, no se elige el más grande, no se inventa un valor intermedio: el gráfico pega un salto de 3 unidades justo ahí.

El valor f(2). El enunciado dice que para x ≥ 2 vale 3x − 5, y el 2 está incluido en ese lado, así que f(2) = 1.

Lo que hay que ver acá: f(2) existe y vale 1, pero el límite no existe. Que la función esté definida en el punto no garantiza nada sobre el límite, y viceversa. Son dos preguntas independientes.

Dónde se pierde el punto: usar la fórmula equivocada de cada lado —es tentador reemplazar el 2 en la primera, que es donde el 2 aparece escrito— y contestar «el límite es 1» porque es el valor de la función.

Dónde se cae la mayoría

Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.

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