Volver a Guía

CURSO RELACIONADO

Análisis Matemático 66

2024 PALACIOS PUEBLA

¿Te está ayudando la guía resuelta?
Sumate a nuestro curso, donde te enseño toda la materia de forma súper simple. 🥰


Ir al curso
ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
CÁTEDRA PALACIOS PUEBLA

Práctica 5 - Aproximación lineal y derivadas

4.
b) Hallar los valores de $a$ y $b \in \mathbb{R}$ para que la función $f(x)= \begin{cases}\operatorname{sen}(x) & x<\pi \\ a x+b & x \geq \pi\end{cases}$ sea derivable en $x=\pi$.

Respuesta

Para que nuestra función $f$ tenga alguna chance de ser derivable en $x=\pi$, lo primero que tiene que ocurrir es que sea continua en ese punto. Entonces, arranquemos pidiendo que sea continua y veamos si de ahí sale alguna condición para $a$ o para $b$.

Continuidad en $x=\pi$

1) $f(\pi) = a\pi + b$

2) Tomamos límites cuando $x$ tiende a $\pi$

$\lim_{x \to \pi^+} ax + b = a\pi + b$

$\lim_{x \to \pi^+} \sin(x) = 0$ 

Entonces, para que nuestra función sea continua en $x = \pi$ se tiene que cumplir que

$a\pi + b = 0$

$b = -a\pi$

Es decir, para que $f$ sea continua en $x= \pi$, se tiene que cumplir esta relación entre $a$ y $b$, nuestra función nos quedaría así:

$f(x)= \begin{cases}\operatorname{sen}(x) & x<\pi \\ a x - a\pi & x \geq \pi\end{cases}$

Derivabilidad

Como queremos estudiar derivabilidad en $x=\pi$, que es justo donde la función se parte, lo hacemos mediante el cociente incremental:

\( f'(\pi) = \lim_{{h \to 0}} \frac{f(\pi + h) - f(\pi)}{h} \)

Aclaración súper importante porque se que un montón se confunden en esto: $h$ siempre tiende a cero, no vayan a poner que $h$ tiende a $\pi$ eh, atención con eso! 😉

Abrimos por derecha y por izquierda:

$\lim_{{h \to 0^+}} \frac{a(\pi + h) -a\pi - 0}{h} = \lim_{{h \to 0^+}} \frac{a \pi +ah -a\pi}{h} = \lim_{{h \to 0^+}} \frac{ah}{h} = a$

$\lim_{{h \to 0^-}} \frac{  \sin(\pi+h) -0   }{h} $

Estamos a muuuuy poco de poder salvar esta indeterminación "cero sobre cero" con L'Hopital. Acá te muestro como lo podés pensar sin L'Hopital (pero en el parcial seguramente lo salves así y no como yo te voy a mostrar ahora jaja)

Para eso hay que acordarse del comportamiento de $\sin(x)$ (si, pensá en la circunferencia jaja) y si hacemos \( \sin(\pi + h) = -\sin(h) \). Si no lo ves, tranqui, este límite en este parcial ya lo salvarías con L'Hopital. 

$\lim_{{h \to 0^-}} \frac{  \sin(\pi+h) -0   }{h} = \lim_{{h \to 0^-}} \frac{  -\sin(h) }{h} = -1$

Ahora, para que el límite exista los límites laterales tienen que coincidir, es decir

$a = -1$

y recordando la relación:

$b = -a\pi = -(-1)\pi$

$b = \pi$

Por lo tanto, si $a=-1$ y $b= \pi$, $f$ resulta derivable en $x=\pi$.
Reportar problema
ExaComunidad
Iniciá sesión o Registrate para dejar tu comentario.