Continuidad. Discontinuidades (2ºBach)

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Continuidad de una función en un punto

Una función f(x)\; es continua en un punto a\;, si se cumple que:

\lim_{x \to a} f(x)=f(a)

Para que ésto se cumpla deben ocurrir las tres condiciones siguientes:

  • La función f(x)\; tiene límite en x=a\;: \lim_{x \to a} f(x)=L
  • La función está definida en x=a\;: Existe f(a)\;
  • Los dos valores anteriores coinciden: \lim_{x \to a} f(x)=f(a)

Tipos de discontinuidades

Discontinuidad evitable

Una función f(x)\; tiene una discontinuidad evitable en un punto x=a\; si existe \lim_{x \to a} f(x)=L \in \mathbb{R} pero éste no coincide con f(a)\;, bien porque f(x)\; no esté definida en x=a\; o bien porque simplemente sean distintos.

Evitable (no definida en un punto, tiene un hueco)

\lim_{x \to a} f(x)=L \in \mathbb{R}, pero \not\exist f(a)
Evitable (punto desplazado que deja un hueco)

\lim_{x \to a} f(x)=L \in \mathbb{R}, pero L \ne f(a)

ejercicio

Ejemplo: Discontinuidad evitable


Comprueba en qué puntos presentan las siguientes funciones una discontinuidad evitable:

a) y=\cfrac{x^2-2x}{(x-2)}         b) y = \begin{cases} x & \mbox{si }x \ne 1 \\  3 & \mbox{si }x=1 \end{cases}

Discontinuidad esencial de primera especie

Una función f(x)\; tiene una discontinuidad esencial de primera especie de salto finito en un punto x=a\; si existen los límites laterales en dicho punto y son finitos, pero estos no coinciden:

\lim_{x \to a^+} f(x) \ne \lim_{x \to a^-} f(x)

Se llama salto al valor absoluto de la diferencia enter ambos límites:

salto=|\lim_{x \to a^+} f(x) - \lim_{x \to a^-} f(x)|

Nota: f(a)\; puede estar definida o no, y puede coincidir o no con uno de los dos límites laterales.

Salto finito (Salto=d-c)

\lim_{x \to a^+} f(x)=d \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=c \, ; \not\exist f(a)
Salto finito (Salto=d-c)

\lim_{x \to a^+} f(x)=d \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=c \, ; f(a)=c

Salto finito (Salto=d-c)

\lim_{x \to a^+} f(x)=d \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=c \, ; f(a)=d
Salto finito (Salto=d-c)

\lim_{x \to a^+} f(x)=d \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=c \, ; f(a)=e

ejercicio

Ejemplo: Discontinuidad de salto finito


Comprueba en qué punto presenta la siguiente función una discontinuidad de salto finito y averigua el valor del salto:

y = \begin{cases} x & \mbox{si }x \le 2 \\  1 & \mbox{si }x>2 \end{cases}

Una función f(x)\; tiene una discontinuidad esencial de primera especie de salto infinito si existen los límites laterales, siendo uno finito y otro infinito.

Nota: f(a)\; puede estar definida o no, y puede coincidir o no con el límite lateral finito.

Salto infinito

\lim_{x \to a^+} f(x)=+\infty \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=c

En este caso "f(a)" no está definida pero podría estarlo y coincidir o no con "c"

Salto infinito

\lim_{x \to a^+} f(x)=-\infty \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=c

En este caso "f(a)" no está definida pero podría estarlo y coincidir o no con "c"

Salto infinito

\lim_{x \to a^+} f(x)=c \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=+\infty

En este caso "f(a)" no está definida pero podría estarlo y coincidir o no con "c"

Salto infinito

\lim_{x \to a^+} f(x)=c \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=-\infty

En este caso "f(a)" no está definida pero podría estarlo y coincidir o no con "c"

ejercicio

Ejemplo: Discontinuidad de salto infinito


Comprueba en qué punto presenta la siguiente función una discontinuidad de salto ifinito:

y = \begin{cases} x & \mbox{si }x \le 0 \\  \cfrac{1}{x} & \mbox{si }x>0 \end{cases}

Una función f(x)\; tiene una discontinuidad esencial de primera especie asintótica si si existen los límites laterales, siendo ambos + o - infinito, pero no necesariamente iguales.

Nota: f(a)\; puede estar definida o no.

Asintótica

\lim_{x \to a^+} f(x)=-\infty \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=+\infty

En este caso "f(a)" no está definida pero podría estarlo

Asintótica

\lim_{x \to a^+} f(x)=+\infty \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=+\infty

En este caso "f(a)" no está definida pero podría estarlo

Asintótica

\lim_{x \to a^+} f(x)=+\infty \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=-\infty

En este caso "f(a)" no está definida pero podría estarlo

Asintótica

\lim_{x \to a^+} f(x)=-\infty \, ;  \lim_{x \to a^-} f(x)=-\infty

En este caso "f(a)" no está definida pero podría estarlo

ejercicio

Ejemplo: Discontinuidad asintótica


Comprueba en qué puntos presentan las siguientes funciones una discontinuidad asintótica:

a) y = \cfrac{2}{x+2}          b) y = \cfrac{1}{x^2}

Discontinuidad esencial de segunda especie

Una función f(x)\; tiene una discontinuidad de segunda especie si no existe alguno de los límites laterales.

Nota: f(a)\; puede estar definida o no.

Segunda especie

\not \exist \lim_{x \to a^+} f(x) \, ; \not \exist \lim_{x \to a^-} f(x)

Es oscilante por ambos lados

"f(a)" puede estar definida o no

Segunda especie

\not \exist \lim_{x \to a^+} f(x) \, ; \lim_{x \to a^-} f(x)=c

Es oscilante por la derecha

"f(a)" puede estar definida o no

Segunda especie

\not \exist \lim_{x \to a^-} f(x) \, ; \lim_{x \to a^+} f(x)=c

Es oscilante por la izquierda

"f(a)" puede estar definida o no

ejercicio

Ejemplo: Discontinuidad de segunda especie


Comprueba en qué punto presenta la siguiente función una discontinuidad de segunda especie:

y = sen \, \frac{1}{x}

 

Algunos autores incluyen dentro de este tipo de discontinuidades los siguientes casos:

No hay función a la derecha de a

No hay función a la izquierda de a

No hay función ni a la derecha ni a la izquierda de a

No obstante, en estos casos, nosotros no diremos que la función sea discontinua en "a". Para explicar esto con rigor es necesario recurrir a la definición formal de continuidad que se verá en cursos posteriores.

Como ejemplo de esto que estamos diciendo tienes el siguiente video:

Teorema de Bolzano

Teorema de Weierstrass

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