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1° Parcial · Tema 3D · AM66

AM66· CBC · Cátedra única · 1C 2026

Fuente: Altillo.com

Revisado

Ejercicio 1

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Calcular, si existe, lim⁡n→+∞(7n2+87n2+1)6n2+n\displaystyle \lim_{n \to +\infty} \left( \frac{7n^2 + 8}{7n^2 + 1} \right)^{6n^2 + n}.

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La base tiende a 11 y el exponente a +∞+\infty: es una indeterminación del tipo 1∞1^\infty. Escribimos la base como 1+(algo que tiende a 0)1 + (\text{algo que tiende a } 0):

7n2+87n2+1=1+77n2+1.\frac{7n^2 + 8}{7n^2 + 1} = 1 + \frac{7}{7n^2 + 1}.

Entonces

(1+77n2+1)6n2+n=[(1+77n2+1)7n2+17]7(6n2+n)7n2+1.\left( 1 + \frac{7}{7n^2 + 1} \right)^{6n^2 + n} = \left[ \left( 1 + \frac{7}{7n^2 + 1} \right)^{\frac{7n^2 + 1}{7}} \right]^{\frac{7(6n^2 + n)}{7n^2 + 1}}.

Lo de adentro del corchete tiende a ee. Para el exponente de afuera dividimos por n2n^2:

lim⁡n→+∞42n2+7n7n2+1=lim⁡n→+∞42+7n7+1n2=427=6.\lim_{n \to +\infty} \frac{42n^2 + 7n}{7n^2 + 1} = \lim_{n \to +\infty} \frac{42 + \frac{7}{n}}{7 + \frac{1}{n^2}} = \frac{42}{7} = 6.

Por lo tanto el límite existe y vale

lim⁡n→+∞(7n2+87n2+1)6n2+n=e6.\lim_{n \to +\infty} \left( \frac{7n^2 + 8}{7n^2 + 1} \right)^{6n^2 + n} = e^6.

Ejercicio 2

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Hallar a∈Ra \in \mathbb{R} para que la función f:(−12,12)→Rf : \left( -\frac{1}{2}, \frac{1}{2} \right) \to \mathbb{R} definida por

f(x)={ln⁡(x2+1)1−cos⁡(x)+3si x≠0,asi x=0f(x) = \begin{cases} \dfrac{\ln(x^2 + 1)}{1 - \cos(x)} + 3 & \text{si } x \neq 0, \\[2ex] a & \text{si } x = 0 \end{cases}

sea continua en x=0x = 0.

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Para que ff sea continua en 00 tiene que pasar que lim⁡x→0f(x)=f(0)=a\displaystyle \lim_{x \to 0} f(x) = f(0) = a.

El cociente ln⁡(x2+1)1−cos⁡(x)\dfrac{\ln(x^2 + 1)}{1 - \cos(x)} es del tipo 00\frac{0}{0}. Lo acomodamos usando dos límites conocidos:

lim⁡u→0ln⁡(1+u)u=1,lim⁡x→01−cos⁡(x)x2=12.\lim_{u \to 0} \frac{\ln(1 + u)}{u} = 1, \qquad \lim_{x \to 0} \frac{1 - \cos(x)}{x^2} = \frac{1}{2}.

Multiplicamos y dividimos por x2x^2:

ln⁡(x2+1)1−cos⁡(x)=ln⁡(1+x2)x2⋅x21−cos⁡(x)→x→01⋅2=2.\frac{\ln(x^2 + 1)}{1 - \cos(x)} = \frac{\ln(1 + x^2)}{x^2} \cdot \frac{x^2}{1 - \cos(x)} \xrightarrow[x \to 0]{} 1 \cdot 2 = 2.

(En el primer factor usamos u=x2→0u = x^2 \to 0.)

Entonces

lim⁡x→0f(x)=2+3=5,\lim_{x \to 0} f(x) = 2 + 3 = 5,

y ff es continua en x=0x = 0 si y solo si a=5a = 5.

Ejercicio 3

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Encontrar el dominio y la imagen de f(x)=4x e5−x2f(x) = 4\sqrt{x}\, e^{5 - x^2}.

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Dominio. La exponencial está definida para todo xx; la raíz pide x≥0x \geq 0. Entonces Dom⁡(f)=[0,+∞)\operatorname{Dom}(f) = [0, +\infty).

Imagen. Como x≥0\sqrt{x} \geq 0 y e5−x2>0e^{5 - x^2} > 0, siempre es f(x)≥0f(x) \geq 0, y f(0)=0f(0) = 0.

Derivamos (para x>0x > 0) con la regla del producto:

f′(x)=4e5−x2(12x+x⋅(−2x))=4e5−x2⋅1−4x22x.f'(x) = 4 e^{5 - x^2} \left( \frac{1}{2\sqrt{x}} + \sqrt{x} \cdot (-2x) \right) = 4 e^{5 - x^2} \cdot \frac{1 - 4x^2}{2\sqrt{x}}.

El signo de f′f' lo da 1−4x21 - 4x^2: en (0,12)(0, \frac{1}{2}) es positivo (ff crece) y en (12,+∞)(\frac{1}{2}, +\infty) es negativo (ff decrece). Así que en x=12x = \frac{1}{2} hay un máximo absoluto:

f(12)=4⋅12⋅e5−14=22 e19/4.f\left( \tfrac{1}{2} \right) = 4 \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \cdot e^{5 - \frac{1}{4}} = 2\sqrt{2}\, e^{19/4}.

Además, lim⁡x→+∞4x e5−x2=lim⁡x→+∞4e5xex2=0\displaystyle \lim_{x \to +\infty} 4\sqrt{x}\, e^{5 - x^2} = \lim_{x \to +\infty} \frac{4 e^5 \sqrt{x}}{e^{x^2}} = 0 (la exponencial le gana a la raíz).

Como ff es continua, en [0,12][0, \frac{1}{2}] toma todos los valores entre 00 y 22 e19/42\sqrt{2}\, e^{19/4} (y en [12,+∞)[\frac{1}{2}, +\infty) baja hacia 00 sin llegar a valores negativos). Por lo tanto

Im⁡(f)=[0, 22 e19/4].\operatorname{Im}(f) = \left[ 0,\ 2\sqrt{2}\, e^{19/4} \right].

Ejercicio 4

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Sea f:[1,9]→Rf : [1, 9] \to \mathbb{R}, f(x)=4x4−24x6f(x) = \dfrac{4}{x^4} - \dfrac{24}{x^6}. Hallar los valores máximo y mínimo absolutos de ff e indicar en qué puntos del intervalo [1,9][1, 9] se alcanzan.

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ff es continua en el intervalo cerrado [1,9][1, 9], así que alcanza máximo y mínimo absolutos (teorema de Weierstrass). Los candidatos son los puntos críticos interiores y los extremos del intervalo.

Puntos críticos. Escribimos f(x)=4x−4−24x−6f(x) = 4x^{-4} - 24x^{-6}:

f′(x)=−16x−5+144x−7=144−16x2x7=16(9−x2)x7.f'(x) = -16x^{-5} + 144x^{-7} = \frac{144 - 16x^2}{x^7} = \frac{16(9 - x^2)}{x^7}.

En [1,9][1, 9], f′(x)=0  ⟺  x2=9  ⟺  x=3f'(x) = 0 \iff x^2 = 9 \iff x = 3.

Evaluamos:

f(1)=4−24=−20,f(3)=481−24729=36−24729=12729=4243,f(9)=46561−24531441=324−24531441=300531441=100177147.\begin{aligned} f(1) &= 4 - 24 = -20, \\ f(3) &= \frac{4}{81} - \frac{24}{729} = \frac{36 - 24}{729} = \frac{12}{729} = \frac{4}{243}, \\ f(9) &= \frac{4}{6561} - \frac{24}{531441} = \frac{324 - 24}{531441} = \frac{300}{531441} = \frac{100}{177147}. \end{aligned}

Como 4243≈0,0165\frac{4}{243} \approx 0{,}0165 y 100177147≈0,00056\frac{100}{177147} \approx 0{,}00056:

  • El máximo absoluto es 4243\frac{4}{243} y se alcanza en x=3x = 3.
  • El mínimo absoluto es −20-20 y se alcanza en x=1x = 1.