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DEFINIÇÃO Introdução ao estudo de limite e continuidade de funções de uma variável, cálculo de limites de funções que apresentam indeterminações, cálculo de limites laterais e análise da continuidade de funções. PROPÓSITO Compreender o conceito de limite, já que grande parte do desenvolvimento teórico do Cálculo é feita utilizando essa noção. OBJETIVOS MÓDULO 1 Identificar intuitivamente o conceito de limite de funções MÓDULO 2 Calcular limites de funções algébricas com indeterminações MÓDULO 3 Calcular limites laterais MÓDULO 4 Reconhecer a continuidade de funções INTRODUÇÃO Você já se perguntou por que é importante estudar os princípios de limite e continuidade? Neste vídeo, o professor nos apresenta a importância de conhecer os princípios de limite e continuidade para os estudos de métodos quantitativos. Vamos assistir! MÓDULO 1 Identificar intuitivamente o conceito de limite de funções LIMITE DE FUNÇÕES Agora que já conhecemos a importância dos princípios de limite e continuidade, vamos analisar, a partir do gráfico de uma função polinomial do primeiro grau, o comportamento da função em determinado ponto do domínio a fim de compreender, intuitivamente, o conceito de limite de funções. Imagem: Shutterstock.com CONCEITO DE LIMITE Vamos entender melhor o conceito de limite! Neste vídeo, o professor exemplifica o conceito de limite. Vamos assistir! VAMOS RELEMBRAR? Se f(x) se aproxima de um número real L à medida que x se aproxima de um número real a de ambos os lados, então L é o limite de f(x) quando x se aproxima de a. Esse comportamento é representado por: lim x → a f ( x ) = L OBSERVAÇÃO: O limite de uma função polinomial pode ser determinado por meio da substituição direta. Agora, vamos conhecer alguns exemplos! Exemplo 1 Determine lim x → 2 (2x2 + 3x - 1) Como devemos proceder? Tente resolver o problema e veja a solução a seguir. Dica: Basta substituir x = 2 na função. Solução lim x → 2 (2x2 + 3x - 1) = 2(2)2 + 3(2) - 1 = 2 . 4 + 6 - 1 = 8 + 6 - 1 = 13 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Exemplo 2 Determine o limite lim x → - 1 3x2 + 2x - 3 2x - 1 Que tal praticar mais uma vez? Tente resolver o problema e veja a solução a seguir. Dica: A substituição ocorre no numerador e no denominador da função. Solução lim x → - 1 3x2 + 2x - 3 2x - 1 = 3( -1 )2 + 2( - 1) - 3 2( - 1) - 1 = 3 . 1 - 2 . 1 - 3 - 2 - 1 = 3 - 2 - 3 - 2 - 1 = - 2 - 3 = 2 3 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Conheça mais alguns exemplos! Exemplo 3 Determine o limite lim x → - 1 x2 + x - 3 2x - 1 2 Solução lim x → 1 x2 + x - 3 2x - 1 2 = - 12 + 1 - 3 2 . - 1 - 1 2 = 1 + 1 - 3 2 - 1 2 = - 1 - 1 2 = ( - 1 ) 2 = 1 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Exemplo 4 Determine o limite lim x → - 2 s x3 + 3x2 - 3x + 3 x3 + 4x + 2 Solução lim x → - 2 s x3 + 3x2 - 3x + 3 x3 + 4x + 2 = s ( - 2 ) 3 + 3 ( - 2 ) 2 - 3 - 2 + 6 ( - 2 ) 3 + 4 - 2 + 2 = s - 8 + 3 . 4 + 6 + 6 4 - 8 + 2 = s - 8 + 12 + 6 + 6 4 - 8 + 2 = s 16 - 2 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal VERIFICANDO O APRENDIZADO ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √ √ √ ( ) ( ) √ √ √ 1. (UFU) SABENDO-SE QUE LIMX→2 X+3MX-M=43, X≠M, ENTÃO PODEMOS AFIRMAR QUE: A) m é maior do que 4. B) m é menor do que -4. C) m ∈[1;4]. D) m ∈[-4;1]. 2.(UEL) O VALOR DO LIMITE LIMX→2X-3X+12 É: A) -5/2 B) -3/2 C) -2/5 D) -1 3. SE Y = F(X) É UMA FUNÇÃO REAL DE VARIÁVEL REAL, DEFINIDA POR F(X)=-X2+3X+9 SE X≠-35 SE X=-3 LIMX→-3F(X) É IGUAL A: A) 5 B) 9 C) -3 D) -9 4. O LIMITE LIMX→22X2+3X+26-2X É IGUAL A: A) 2 B) 4 C) 8 D) 16 5. O LIMITE LIMX→23X2-2X-2-X2+2X+43 É IGUAL A: A) 2 B) 6/4 C) 27/8 D) 1/216 6. O LIMITE LIMX→122X2+5X+3X2-5X+1 É IGUAL A: A) 2 B) -24/5 C) 0 D) -15/2 GABARITO 1. (UFU) Sabendo-se que limx→2 x+3mx-m=43, x≠m, então podemos afirmar que: A alternativa "D " está correta. limx→2 2+3m2-m=43 Vamos calcular primeiro o limite da função quando x se aproxima de 2. limx→2 x+3mx-m= 2+3m2-m 2+3m2-m= 43 3.(2+3m)=4.(2-m) 6+9m=8-4m 9m+4m=8-6 9m+4m=8-6⇒13m=2⇒m= 2/13∈[-4;1]. 2.(UEL) O valor do limite limx→2x-3x+12 é: A alternativa "C " está correta. O limite da função será calculado através da substituição direta, isto é, substituindo o x pelo valor para o qual ele está se aproximando; nesse caso, 2. limx→2 x-3x+12=2-32+12=-14+12=-152=-1.25=-25 3. Se y = f(x) é uma função real de variável real, definida por f(x)=-x2+3x+9 se x≠-35 se x=-3 limx→-3f(x) é igual a: A alternativa "D " está correta. No cálculo do limite, interessa analisar o comportamento da função quando x se aproxima de -3 e não o que ocorre com a função quando x = -3. Assim temos: limx→-3f(x) limx→-3-x2+3x+9=-(-3)2+3(-3)+9=-9-9+9=-9 4. O limite limx→22x2+3x+26-2x é igual a: A alternativa "A " está correta. O limite da função dada será calculado através da substituição direta, isto é, substituindo o x pelo valor para o qual ele está se aproximando, nesse caso 2. limx→22x2+3x+26-2x=2(2)2+3(2)+26-2(2)=2.4+3(2)+26-2(2)=8+6+26-4=162=42=2 5. O limite limx→23x2-2x-2-x2+2x+43 é igual a: A alternativa "C " está correta. O limite da função será calculado por meio da substituição direta, isto é, substituindo o x pelo valor para o qual ele está se aproximando; nesse caso, 2. limx→23x2-2x-2-x2+2x+43=3(2)2-2(2)-2-(2)2+2(2)+43=3.42-4-2-4+4+43=12-4-2- 4+4+43=643=323=278 6. O limite limx→122x2+5x+3x2-5x+1 é igual a: A alternativa "B " está correta. O limite da função será calculado por meio da substituição direta, isto é, substituindo o x pelo valor para o qual ele está se aproximando; nesse caso, 1/2. limx→122x2+5x+3x2-5x+1=2(12)2+5(12)+3(12)2- 5(12)+1=2.14+5(12)+3(12)-5(12)+1=12+52+314-52+1=122-54=6-54=-6.45=-245 MÓDULO 2 Calcular limites de funções algébricas com indeterminações LIMITE DE FUNÇÕES ALGÉBRICAS COM INDETERMINAÇÕES Sabemos que o limite de funções pode ser calculado por meio da substituição direta. Entretanto, há funções cujo limite nem sempre pode ser encontrado dessa forma. Imagem: Shutterstock.com FUNÇÕES ALGÉBRICAS COM INDETERMINAÇÕES Vamos conhecer um pouco mais sobre funções algébricas com indeterminações! Neste vídeo, o professor apresenta um exemplo de funções algébricas com indeterminações. Vamos assistir! VAMOS RELEMBRAR? No cálculo de limites de funções com indeterminação do tipo 0 0 , podemos recorrer aos casos de fatoração de expressões algébricas com a finalidade de cancelar a indeterminação. Uma vez que ela é cancelada, podemos determinar o limite da função por meio da substituição direta. OBSERVAÇÃO: Antes de desenvolvermos a parte algébrica (ou usar os casos de fatoração), devemos verificar se o cálculo do limite gera uma indeterminação do tipo 0 0 . Agora, vamos conhecer alguns exemplos! Exemplo 1 Determine o limite da função lim x → 1 3x - 3 x2 - 1 . Solução lim x → 1 3x - 3 x2 - 1 = 3 ( 1 ) - 3 ( 1 ) 2 - 1 = 3 - 3 1 - 1 = 0 0 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal Dica: Note que tanto o numerador como o denominador se anulam para x = 1. Agora basta calcular o limite lim x → 1 3 x + 1 . lim x → 1 3 x + 1 = 3 ( 1 + 1 ) = 3 2 Exemplo 2 Determine o limite da função lim x → 4 x2 - 16 x2 - 4x Solução limx → 4 x2 - 16 x2 - 4x = ( 4 ) 2 - 16 ( 4 ) 2 - 4(4) = 16 - 16 16 - 16 = 0 0 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal Agora basta calcular o limite lim x → 4 ( x + 4 ) x . lim x → 4 ( x + 4 ) x = 4 + 4 4 = 8 4 = 2 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal Exemplo 3 Determine o limite da função lim x → 1 x3 - 1 x - 1 . Solução lim x → 1 x3 - 1 x - 1 = ( 1 ) 3 - 1 ( 1 ) - 1 = 1 - 1 1 - 1= 0 0 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal Fatoração da expressão x3 - 1 a3 - b3 = a - b a2 + ab + b2 x3 - 13 = x - 1 x2 + x . 1 + 12 = x - 1 x2 + x + 1 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Agora basta calcular o limite lim x → 1 x2 + x + 1 lim x → 1 x2 + x + 1 = ( 1 ) 2 + 1 + 1 = 3 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal Exemplo 4 Determine o limite da função lim x → - 5 x2 + 3x - 10 x + 5 . Solução lim x → - 5 x2 + 3x - 10 x + 5 = ( - 5 ) 2 + 3( - 5) - 10 - 5 + 5 = 0 0 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) OBSERVAÇÃO: Fatoração do trinômio: ax2 + bx + c, com a ≠ 0. ax2 + bx + c = a x - x1 x - x2 , onde x1 e x2 são as raízes reais da equação ax2 + bx + c = 0. Fatoração da expressão x2 + 3x - 10. Fazendo x2 + 3x - 10 = 0, temos uma equação do 2o grau com raízes x1 = 2 e x2 = - 5. x2 + 3x - 10 = x - 2 x - - 5 = x - 2 x + 5 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Agora basta calcular o limite lim x → - 5 ( x - 2 ) lim x → - 5 ( x - 2 ) = - 5 - 2 = - 7 VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. (PUC-SP) O LIMITE LIMX→2X2-4X+4X-2: A) não existe. B) não é nenhum número real. C) vale 0. ( ) ( ) ( ) ( ( ) ) ( ) ( ) D) vale 2. 2. O LIMITE LIMX→-28+X34-X2 É IGUAL A: A) 0 B) 1 C) 2 D) 3 3. SE F(X) É UMA FUNÇÃO REAL DE VARIÁVEL REAL DEFINIDA POR F(X)=3X2-3X+2X-1 SE X≠1 SE X=1, ENTÃO PODEMOS AFIRMAR QUE LIMX→1F(X) É IGUAL A: A) 0 B) 1 C) -1 D) 3 4. O LIMITE LIMX→324X2-92X-3 É IGUAL A: A) 0 B) 2 C) 6 D) -2 5. O LIMITE LIMX→AX4-A4X-A É IGUAL A: A) 0 B) a3 C) 2a3 D) 4a3 6. O LIMITE LIMH→03+H2-9H É IGUAL A: A) 0 B) -3 C) 3 D) 6 GABARITO 1. (PUC-SP) O limite limx→2x2-4x+4x-2: A alternativa "C " está correta. limx→2x2-4x+4x-2=00 Note que tanto o numerador como o denominador se anulam para x = 2. Fatoração da expressão x2-4x+4=(x-2)(x-2). limx→2x2-4x+4x-2=x-2x-2x-2=x-2=2-2=0 2. O limite limx→-28+x34-x2 é igual a: A alternativa "D " está correta. limx→-28+x34-x2=00 Note que tanto o numerador como o denominador se anulam para x = -2. Fatoração da expressão 8+x3. a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2) 8+x3=23+x3=(2+x)(22-2x+x2)=(2+x)(4-2x+x2) limx→-28+x34-x2=(2+x)(4-2x+x2)(2-x)(2+x) =(4-2x+x2)(2-x)=4-2(-2)+(-2)22-(-2)=4+4+42+2=124=3 3. Se f(x) é uma função real de variável real definida por f(x)=3x2-3x+2x- 1 se x≠1 se x=1, então podemos afirmar que limx→1f(x) é igual a: A alternativa "C " está correta. No cálculo do limite de f(x), interessa analisar o comportamento da função quando x se aproxima de 1 e não o que ocorre com a função quando x = 1: limx→1x2-3x+2x-1=00 Note que tanto o numerador como o denominador se anulam para x = 1. Fatoração da expressão x2-3x+2=(x-1)(x-2). limx→1x2-3x+2x-1=x-1x-2x-1=x-2=1-2=-1 4. O limite limx→324x2-92x-3 é igual a: A alternativa "C " está correta. limx→324x2-92x-3=00 Note que tanto o numerador como o denominador se anulam para x = 3/2. limx→324x2-92x-3=(2x-3)(2x+3)2x-3=2x+3=2(32)+3=3+3=6 5. O limite limx→ax4-a4x-a é igual a: A alternativa "D " está correta. limx→ax4-a4x-a=00 Note que tanto o numerador como o denominador se anulam para x = a. limx→ax4-a4x-a=(x2-a2)(x2+a2)x-a=(x-a)(x+a)(x2+a2)x-a=(a+a)(a2+a2)=2a.2a2=4a3 6. O limite limh→03+h2-9h é igual a: A alternativa "D " está correta. limh→03+h2-9h=00 Note que tanto o numerador como o denominador se anulam para h = 0. Observação: (3+h)2=(3)2+2.3.h+(h)2=9+6h+h2 limh→03+h2-9h=9+6h+h2-9h=6h+h2h=6+h=6+0=6 MÓDULO 3 Calcular limites laterais LIMITES LATERAIS Agora identificaremos o conceito de limites laterais e como calculá-los em uma função. Além disso, vamos analisar a existência do limite a partir dos resultados dos limites laterais. Considere a função f(x) = x + 2. Verificamos, no módulo 1, o limite dessa função quando x→3 (x se aproxima de 3). Analisamos o comportamento da função quando x se aproxima de 3 pela direita com valores maiores que 3, e pela esquerda com valores menores que 3. Nas duas situações, vimos que os valores de f(x) se aproximam de 5. Concluímos que o limite da função existe, pois os valores encontrados à direita e à esquerda de 3 são iguais a 5. lim x → 3 (x + 2) = 3 + 2 = 5 A partir desse comportamento, definimos limites laterais. Limite lateral à esquerda O limite de uma função f(x), quando x se aproxima de a pela esquerda, é L e escrevemos: lim x → a - f ( x ) = L Usamos x → a - para indicar que os valores de x são menores que a. Limite lateral à direita O limite de uma função f(x), quando x se aproxima de a pela direita, é L e escrevemos: lim x → a+ f ( x ) = L Usamos x → a+ para indicar que os valores de x são menores que a. Por exemplo, com relação ao limite lim x → 3 x + 2 = 5, temos: • O limite da f(x) quando x tende a 3 pela direita é igual a 5 e indicamos por: lim x → 3n + ( x + 2 ) = 3 + 2 = 5 O limite da f(x) quando x tende a 3 pela esquerda é igual a 5 e indicamos por: lim x → 3n - ( x + 2 ) = 3 + 2 = 5 OBSERVAÇÕES: (i) Sendo x→a, o limite de uma função existe quando os limites laterais são iguais. (ii) Sendo x→a, o limite da função não existe quando os limites laterais são diferentes. LIMITES LATERAIS - EXEMPLO 1 Vamos conhecer um exemplo de limites laterais! ( ) Neste vídeo, o professor soluciona um problema com limites laterais. Vamos assistir! Agora, vamos conhecer outros exemplos! Exemplo 2 Determine, caso exista, o limite lim x → 2 f ( x ) . f ( x ) = 3x + 1 se x > 2 - 2x + 4 se x ≤ 2 Solução Vamos verificar o valor da f(x) próximo de 2, e não em x = 2. Para x < 2 , f(x) = -2x + 4, temos: lim x → 2 - f ( x ) = lim x → 2 - ( - 2x + 4 ) = - 2 ( 2 ) + 4 = 0 { Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Para x > 2, f(x) = 3x + 1, temos: lim x → 2+ f ( x ) = lim x → 2+ (3x + 1) = 3(2) + 1 = 7 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Veja que os limites laterais existem, mas são diferentes. Logo, o limite lim x → 2 f ( x ) não existe. Exemplo 3 Determine, caso exista, o limite de f(x) quando x tende para 2. f(x) = x - 2 se x < 0 x2 + 1 se 0 ≤ x ≤ 2 x + 4 se x > 2 Solução Vamos verificar o valor da f(x) próximo de 2. Para x > 2 , f(x) = x + 4, temos: lim x → 2+ f ( x ) = lim x → 2+ ( x + 4 ) = 2 + 4 = 6 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Para x < 2, f(x) = x2 + 1, temos: lim x → 2 - f ( x ) = lim x → 2 - x2 + 1 = (2)2 + 1 = 4 + 1 = 5 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Note que os limites laterais são diferentes. O limite da função não existe no ponto 2. VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. DADA A F(X)={X2-3X+2 SE X≤38-2X SE X>3, MARQUE A ALTERNATIVA QUE INDICA O LIMITE LIMX→3FX. { ( ) A) 0 B) 1 C) 2 D) 3 2. SEJA F(X)={X-1 SE X≤23X-7 SE X>2, MARQUE A ALTERNATIVA QUE INDICA O LIMITE LIMX→2+FX. A) 0 B) 1 C) 2 D) -1 3. SEJA F(X) UMA FUNÇÃO DEFINIDA POR F(X)=5X-3 SE X≤-24X+K SE X>-2 ATENÇÃO! PARA VISUALIZAÇÃO COMPLETA DA EQUAÇÃO UTILIZE A ROLAGEM HORIZONTAL O VALOR DA CONSTANTE K PARA QUE EXISTA LIMX→-2FX É IGUAL A: A) 0 B) 6 C) -5 D) -13 4. SEJA F(X) UMA FUNÇÃO DEFINIDA POR F(X)=1-COSX SE X≤0X2+4 SE X>0 ATENÇÃO! PARA VISUALIZAÇÃO COMPLETA DA EQUAÇÃO UTILIZE A ROLAGEM HORIZONTAL O LIMITE LIMX→0-FX É IGUAL A: A) 0 B) 2 C) 6 D) -2 5. SEJA F(X) UMA FUNÇÃO DEFINIDA POR F(X)=1+X3 SE X<-11-X22 SE -1≤X≤1X-13 SE X>-1 ATENÇÃO! PARA VISUALIZAÇÃO COMPLETA DA EQUAÇÃO UTILIZE A ROLAGEM HORIZONTAL O LIMITE LIMX→-1-F(X) É IGUAL A: A) 0 B) 1 C) -1 D) 2 6. SEJA F(X) UMA FUNÇÃO DEFINIDA POR F(X)=2+AX-X2 SE X≥2X2-4X-2 SE X<2 ATENÇÃO! PARA VISUALIZAÇÃOCOMPLETA DA EQUAÇÃO UTILIZE A ROLAGEM HORIZONTAL O VALOR DA CONSTANTE A PARA QUE EXISTA LIMX→2F(X) É: A) a = 0 B) a = 1 C) a = 3 D) a = 4 GABARITO 1. Dada a f(x)={x2-3x+2 se x≤38-2x se x>3, marque a alternativa que indica o limite limx→3fx. A alternativa "C " está correta. Verificando os limites laterais da função dada: Para x > 3 , f(x) = 8 - 2x, temos: limx→3f(x)=limx→3(8-2x)=8-2(3)=2 Para x < 3, f(x) = x2 - 3x + 2, temos: limx→3-f(x)=limx→3-x2-3x+2=32-3(3)+2=2 Como os limites laterais são iguais, o limite da função existe. limx→3-f(x)=2 2. Seja f(x)={x-1 se x≤23x-7 se x>2, marque a alternativa que indica o limite limx→2+fx. A alternativa "D " está correta. Verificando o limite lateral à direta: Para x > 2, consideramos a função f(x) = 3x - 7. O limite da função será calculado pela substituição direta, isto é, substituindo o x pelo valor para o qual ele está se aproximando; nesse caso, 2. limx→2+fx=limx→2+3x-7=32-7=-1 3. Seja f(x) uma função definida por f(x)=5x-3 se x≤-24x+k se x>-2 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal O valor da constante k para que exista limx→-2fx é igual a: A alternativa "C " está correta. Verificando os limites laterais: Para x > -2, f(x) = 4x + k, temos: limx→-2+f(x)=limx→-2+(4x+k)=4(-2)+k=-8+k Para x < -2, f(x) = 5x - 3, temos: limx→-2-f(x)=limx→-2- (5x-3)=5(-2)-3=-10-3=-13 A função existe quando os limites laterais existem e são iguais, então basta igualar os resultados para encontrar o valor de k. -8 + k = -13 => k = -13 + 8 => k = -5 4. Seja f(x) uma função definida por f(x)=1-cosx se x≤0x2+4 se x>0 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal O limite limx→0-fx é igual a: A alternativa "A " está correta. Verificando o limite lateral à esquerda. Para x < 0, consideramos a função f(x) = 1-cosx. O limite da função será calculado pela substituição direta, isto é, substituindo o x pelo valor para o qual ele está se aproximando; nesse caso, 0. limx→0-f(x)=limx→0-(1-cosx)=1-cos0=1-1=0 5. Seja f(x) uma função definida por f(x)=1+x3 se x<-11-x22 se -1≤x≤1x-13 se x>-1 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal O limite limx→-1-f(x) é igual a: A alternativa "A " está correta. Verificando o limite lateral à esquerda. Para x < -1, consideramos a função f(x)=(1+x)3. Temos: O limite da função será calculado pela substituição direta, isto é, substituindo o x pelo valor para o qual ele está se aproximando; nesse caso, -1. limx→-1-f(x)=limx→-1-1+x3=1+(-1)3=1-13=0 6. Seja f(x) uma função definida por f(x)=2+ax-x2 se x≥2x2-4x-2 se x<2 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal O valor da constante a para que exista limx→2f(x) é: A alternativa "C " está correta. Calculando os limites laterais: Para x > 2, f(x) = 2 + ax -x2, temos: limx→2+fx=limx→2+2+ax-x2=2+a2-22=2+2a-4=2a-2 Para x < 2, f(x)=x2-4x-2 temos: limx→2-f(x)=limx→2-x2-4x-2=x-2x+2x-2=x+2=2+2=4 A função existe quando os limites laterais existem e são iguais. Vamos igualar os resultados para encontrarmos o valor de k. 2a - 2 = 4 => 2a = 6 => a = 3 MÓDULO 4 Reconhecer a continuidade de funções CONTINUIDADE DE FUNÇÕES Quando falamos que uma função f(x) é contínua num determinado ponto do domínio, por exemplo x = a, queremos dizer que o gráfico dessa função não apresenta quebras, ou buracos. Ou seja, não ocorre nenhuma interrupção no gráfico da função f(x) no ponto a. Uma função f(x) é contínua num determinado ponto, x = a, do domínio se as seguintes condições são satisfeitas: i) A função é definida no ponto a, ou seja, f(a) existe; ii) O limite lim x → a f(x) existe; iii) lim x → a f(x) = f(a). Uma função não é contínua (ou descontínua) no ponto x = a quando não existe f(a), se não existe lim x → a f(x), ou se lim x → a f(x) ≠ f(a). OBSERVAÇÃO: As funções elementares são funções contínuas. CONTINUIDADE DE FUNÇÕES - EXEMPLO 1 Vamos entender um pouco mais sobre a continuidade de funções! Neste vídeo, o professor soluciona um problema com continuidade de funções. Vamos assistir! Conheça mais alguns exemplos! Exemplo 2 Analise se a função f(x) é contínua no ponto x = 2. f ( x ) = 3x + 1 se x > 2 - 2x + 4 se x ≤ 2 Solução Verificar se a função f é definida no ponto x = 2. f ( x ) = - 2x + 4 f ( 2 ) = - 2 ( 2 ) + 4 f ( 2 ) = 0 Verificar se o limite lim x → 2 f ( x ) existe. Cálculo dos limites laterais. Para x < 2 , f(x) = -2x + 4, temos: lim x → 2+ f ( x ) = lim x → 2+ f ( - 2x + 4 ) = - 2(2) + 4 = 0 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Para x > 2, f(x) = 3x + 1, temos: lim x → 2 - f ( x ) = lim x → 2 - f ( 3x + 1 ) = 3(2) + 1 = 7 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Veja que os limites laterais são diferentes. Logo, o limite lim x → 2 f ( x ) não existe e a função não é contínua em x = 2. Exemplo 3 { Analise se a função f(x) é contínua no ponto x = 1. f(x) = 2x2 - 3x + 2 se x < 1 2 se x = 1 2 - x2 se x > 1 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal Solução Verificar se a função f é definida no ponto x = 1. f(1) = 2 Verificar se o limite lim x → 1 f ( x ) existe. Cálculo dos limites laterais. Para x < 1, f(x) = 2x2-3x+2, temos: lim x → 1 - f ( x ) = lim x → 1 - = (2x2 - 3x + 2) = 2(1)2 - 3(1) + 2 = 1 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal Para x > 1, f(x) = 2-x2, temos: lim x → 1+ f ( x ) = lim x → 1+ = (2 - x2) = 2 - (1)2 = 1 Como os limites laterais existem e são iguais a 1, concluímos que o limite da função existe. lim x → 1 f ( x ) = 1 Veja que lim x → 1 f ( x ) ≠ f ( 1 ) . Logo, a função não é contínua em x = 1. Exemplo 4 Analise se a função f(x) é contínua no ponto x = 1. f(x) = x2 - 1 x - 1 se x ≠ 1 1 se x = 1 Solução Verificar se a função f é definida no ponto x = 1. f(1) = 1 Verificar se o limite lim x → 1 f ( x ) existe. { { lim x → 1 f ( x ) = lim x → 1 x2 - 1 x - 1 = (x - 1)(x + 1) x - 1 = x + 1 = 1 + 1 = 2 Atenção! Para visualização completa da fórmula utilize a rolagem horizontal lim x → 1 f ( x ) = 2 Veja que lim x → 1 f ( x ) ≠ f ( 1 ) . Logo, a função não é descontínua em x = 1. VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. (PUC-SP) SOBRE A FUNÇÃO F(X)=1X-3 SE X≤3 SE X>3 ATENÇÃO! PARA VISUALIZAÇÃO COMPLETA DA EQUAÇÃO UTILIZE A ROLAGEM HORIZONTAL , PODE-SE AFIRMAR QUE: A) É definida e contínua para todo x real. B) É definida e contínua somente para x > 3. C) É definida para todo x real e descontínua somente para x = 3. D) É definida e contínua somente para x ≤ 3. 2. (UF. UBERLÂNCIA-MG) A FUNÇÃO F(X)=X2-1X3-1 NÃO ESTÁ DEFINIDA PARA X = 1. PARA QUE A FUNÇÃO F(X) SEJA CONTÍNUA NO PONTO X = 1, DEVEMOS COMPLETÁ-LA COM F(1) IGUAL A: A) 0 B) 1/3 C) -2 D) 2/3 3. SEJA F(X) UMA FUNÇÃO DEFINIDA POR F(X)=X2-5X+6X-2K SE X≠2 SE X=2 ATENÇÃO! PARA VISUALIZAÇÃO COMPLETA DA EQUAÇÃO UTILIZE A ROLAGEM HORIZONTAL O VALOR DA CONSTANTE K PARA QUE A FUNÇÃO SEJA CONTÍNUA EM X = 2 É IGUAL A: A) k = 0 B) k = 1 C) k = 2 D) k = -1 4. SEJA F(X) UMA FUNÇÃO DEFINIDA POR F(X)=XEX2KX2 SE X≥1 SE X<1 O VALOR DA CONSTANTE K PARA QUE A FUNÇÃO SEJA CONTÍNUA EM X = 1 É IGUAL A: A) 0 B) 1 C) e D) -e 5. (UF-PA) AS ABSCISSAS DOS PONTOS DE DESCONTINUIDADE DA FUNÇÃO Y=X-3X2-4X+3 FORMAM O CONJUNTO: A) {1} B) {3} C) {1,3} D) {0,1,3} 6. SEJA F(X) UMA FUNÇÃO DEFINIDA POR F(X)=X2-K2KX+20 SE X<4 SE X≥4 ATENÇÃO! PARA VISUALIZAÇÃO COMPLETA DA EQUAÇÃO UTILIZE A ROLAGEM HORIZONTAL O VALOR DA CONSTANTE K PARA QUE A FUNÇÃO SEJA CONTÍNUA EM X = 4 É IGUAL A: A) k = 0 B) k = 1 C) k = 2 D) k = -2 GABARITO1. (PUC-SP) Sobre a função f(x)=1x-3 se x≤3 se x>3 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal , pode-se afirmar que: A alternativa "C " está correta. A função é definida em x = 3, pois f(3) = 1. Verificando os limites laterais da função dada: Para x > 3, f(x)=x-3, temos: limx→3+fx=limx→3+x-3=3-3=0 Para x < 3, f(x) = 1, temos: limx→3-fx=limx→3-1=1 Como os limites laterais são diferentes, o limite da função não existe. A função é descontínua em x = 3. 2. (UF. Uberlância-MG) A função f(x)=x2-1x3-1 não está definida para x = 1. Para que a função f(x) seja contínua no ponto x = 1, devemos completá-la com f(1) igual a: A alternativa "D " está correta. Para f(x) ser contínua em x = 1 temos que fazer limx→1fx=f1 fx=x2-1x3-1=(x-1)(x+1)(x-1)(x2+x+1)=x+1x2+x+1 limx→1=x+1x2+x+1=1+112+1+1=23 f(1)=23 3. Seja f(x) uma função definida por f(x)=x2-5x+6x-2k se x≠2 se x=2 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal O valor da constante k para que a função seja contínua em x = 2 é igual a: A alternativa "D " está correta. Para f(x) ser contínua em x = 2 temos que fazer limx→2fx=f2 f(x)=x2-5x+6x-2=(x-2)(x-3)x-2=x-3 limx→2fx=limx→2x-3=2-3=-1 f(2)=a limx→2fx=f2⇒a=-1 4. Seja f(x) uma função definida por f(x)=xex2kx2 se x≥1 se x<1 O valor da constante k para que a função seja contínua em x = 1 é igual a: A alternativa "C " está correta. Para f(x) ser contínua em x = 1 temos que fazer limx→1fx=f1 Cálculo dos limites laterais: Para x > 1, fx=xex2, temos: limx→1+fx=limx→1+xex2=1.e12=e Para x < 1, fx=kx2, temos: limx→1-fx=limx→1-kx2=k12=k limx→1-fx=limx→1+f(x)⇒k=e 5. (UF-PA) As abscissas dos pontos de descontinuidade da função y=x-3x2-4x+3 formam o conjunto: A alternativa "C " está correta. Fatorando a função, temos: f(x)=x-3x2-4x+3=x-3(x-1)(x-3) Logo, as abscissas dos pontos de descontinuidade formam o conjunto {1,3}. 6. Seja f(x) uma função definida por f(x)=x2-k2kx+20 se x<4 se x≥4 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal O valor da constante k para que a função seja contínua em x = 4 é igual a: A alternativa "D " está correta. Para f(x) ser contínua em x = 4 o limite limx→4fx=f4. Calculando os limites laterais: Para x > 4 , f(x) = kx + 20, temos: limx→4-fx=limx→4+(kx+2)=kx+20=4k+20 Para x < 4, f(x) = x2 - k2 temos: limx→4-fx=limx→4-42-k2=16-k2 Fazendo limx→4+fx=limx→4-fx, temos: 4k+20=16-k2 k2+4k+20-16=0 k2+4k+4=0 Resolvendo a equação do 2o grau encontramos k = -2. CONCLUSÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Apresentamos, inicialmente, o conceito intuitivo de limite, por meio da análise do comportamento de uma função, e o cálculo de limites de funções algébricas, utilizando a substituição direta. Em seguida, verificamos como calcular limites de funções envolvendo indeterminações. Por fim, abordamos os limites laterais e analisamos a continuidade de algumas funções. Imagem: Shutterstock.com REFERÊNCIAS ANTON, H.; BIVENS, I.; DAVIS, S. Cálculo. 10. ed. Tradução: Claus Ivo Doering. Porto Alegre: Bookman, 2014. FLEMMING, D. M. Cálculo A: Funções, limite, derivação, integração. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. GUIDORIZZI, H. L. Um curso de cálculo: volume 1. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018. HOFFMANN, L. D. Cálculo - um curso moderno e suas aplicações: tópicos avançados. 11. ed. Tradução: Ronaldo Sérgio de Biasi. Rio de Janeiro: LTC, 2015. LARSON, R. Cálculo aplicado: curso rápido. Tradução: Noveritis do Brasil. São Paulo: Cengage Learning, 2016. STEWART, J. Cálculo: volume I. Tradução: Helena Maria Ávila de Castro. São Paulo: Cengage Learning, 2016. WAITS, B. K.; FOLEY, Q. D.; DEMANA, F. Pré-cálculo. São Paulo: Addison Wesley, 2008. EXPLORE+ Pesquise na internet vídeos e curiosidades sobre matemática e o mundo da lógica. Assista ao vídeo À espera da meia-noite, de Laura Leticia Ramos Rifo, Patrícia Roman e Antonio Carlos de Andrade Campello Junior. AVALIAÇÃO DO TEMA: CONTEUDISTA Ana Lucia de Sousa CURRÍCULO LATTES javascript:void(0);
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