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Presentación elaborada por la profesora Ana Mª Zapatero a partir de los
materiales utilizados en el centro (Editorial SM)
Límites y continuidad
Límite de una función en un punto: definición intuitiva
Importante: si existe el límite de una función en un punto, dicho límite debe ser un número y además único.
• Cuando x se acerca a 1 por la derecha f(x) se acerca a – 2• Cuando x se acerca a 1 por la izquierda f(x) se acerca a – 2
x 0,98 0,99 0,999 0,9999 1 1,0001 1,001 1,01 1,1
f(x) –1,9412 –1,9703 –1,9970 –1,9997 no existe –2,0003 –2,003 –2,0303 –2,3333
Se escribex1lim
x2 – 1
x2 – 3x + 2= – 2
Si a y b son dos números, la expresión ax
f(x)lim
=b
quiere decir que si la variable independiente x toma valores próximos al número a, los correspondientes valores de f(x) se aproximan al número b
Ejemplo: La función f(x) = x
2– 1
x2– 3x + 2
no está definida en los puntos 1 y 2. ¿Cómo se comporta
cuando x toma valores cada vez más próximos a 1?
Límite de una función en un punto: definición formal
Def: Sean a y L dos números reales. Una función f(x) tiene límite L en el punto
x = a si para todo número real > 0 existe otro número real > 0, tal que si
0 < |x – a | < |f(x) – L | <
Para cada > 0 Hay un > 0 0 < |x – a | < |f(x) – L | <
La condición 0 < | x – a | < prohibe que x tome el valor a. No es necesario que la función esté definida en a.
Límites laterales de una función
Ejemplo: la función Ent(x) = «mayor nº entero menor o igual a x» tiene una gráfica como la siguiente. Se observa que:
x3
+lim Ent(x) = 3
x3
–lim Ent(x) = 2
Como los límites laterales no coinciden la función no tiene límite cuando x3.
3
Se dice que el número b es el límite de f(x) cuando x tiende hacia a por la dere-
cha (izquierda) , si al tomar valores x estrictamente mayores (menores) próximos al número a, los correspondientes valores de f(x) se aproximan al número b. Se
designaxa
+lim f (x) = b (x a
–(lim f (x)= b).
Una función se dice que tiene límite en un punto si y sólo si existen los límites
laterales y ambos son iguales.
Teorema de la unicidad del límite
Enunciado: Si una función tiene límite en un punto, es único.
Determinar lim𝑥→2 𝑓(𝑥)
Determinar lim𝑥→2
𝑓(𝑥)
Determinar lim𝑥→2
𝑓(𝑥)
Determinar lim𝑥→1
𝑓(𝑥)
Actividad
Propiedades de los límites de funciones
.)(lim)(lim real, númeroun es Si 5.)(lim)( qxg
ax
xg
ax
q pxfxfp ax
.)(lim)(lim)()(lim 1. qpxgxfxgxfaxaxax
.)(lim)(lim)()(lim .3 qpxgxfxgxfaxaxax
.)(lim
)(lim
)(
)(lim ,cero es no Si 4.
q
p
xg
xf
xg
xfq
ax
ax
ax
Sean f(x) y g(x) dos funciones tales que .qxgpxfaxax
)(limy )(lim
2. Si k es un número real lim(k · f(x)) = k · lim f(x) = k · p
• Se dice que el límite de f(x) cuando x tiende hacia el punto “a” es mas infinito si la función f(x) se hace tan grande como se quiera (en valor absoluto) siempre que se tomen valores de x suficientemente próximos al número a, pero distintos de él. Se designa :
•· Se dice que el límite de f(x) cuando x tiende hacia el punto “a” es menos infinito si la función f(x) se hace tan grande como se quiera (en valor absoluto) siempre que se tomen valores de x suficientemente próximos al número a, pero distintos de él. Se designa:
Límites infinitos de una función en un punto: definición
x0+lim
1
| x | =
x0–lim
1
| x | =
x0lim
1
| x | =
Ejemplo: observando la gráfica de la
función f(x) =1
| x |se ve que:
)(lim xfax
)(lim xfax
Límite infinito en un punto: definición formal
Ejemplo: En la medida en que x se acerca o 0, con valores positivos ¿a quién se acerca f(x) = (x+1) / x?
x+lim
x + 1
x = +
x 1 0,1 0,01 0,01 0+
f(x) = (x+1)/x 2 11 101 1001 +
• El límite de f(x) cuando x tiende a “a” por la derecha es infinito si para cada número K > 0 existe otro número d > 0 tal que f(x) > K si a < x < a + d donde des función del K elegido .
• El límite de f(x) cuando x tiende a “a” por la izquierda es menos infinito si para cada número K < 0 existe otro número d > 0 tal que f(x) < K si a – d < x < a donde d debe ser función de K.
De igual manera si x se acerca a 0 con valores negativos se ve que:x–lim
x + 1
x = –
Límites finitos en el infinito: Definición
x 10 102
103
104
+
f(x) = (x+1)/x 1,1 1,01 1,001 1,0001 1
Lxfx
)(lim Lxfx
)(lim
Ejemplo (comportamiento en el infinito, límite finito) : En la medida en que x se hace muy grande, con valores positivos ¿a quién se acerca f(x) = (x+1) / x?
x+
lim x + 1
x = 1
Se dice que el nº L es el límite de f(x) cuando x tiende a infinito (menos infinito), si la distancia | f(x) – L | se hace tan pequeña como se quiera siempre que se tomen valores de x suficientemente grandes (en valor absoluto). De denota
Límites infinitos en el infinito: Definición
x+
lim x2 = +
En la medida en que x se hace muy grande, con valores positivos ¿a quién se acercaf(x) = x2?
x 10 102
103
104
+
f(x) = x2 102 104 106 108 +
Def: El límite de f(x) cuando x tiende a infinito es infinito si para todo número real Mse puede encontrar otro número real K tal que f(x) > M si x > K donde K debe ser función de M.
Otros comportamientos en el infinito, gráficamente.
Ejemplo de comportamiento en el infinito: no existe límite
Cuando x tiende a infinito o x tiende a menos infinito los valores de estas funciones seno y coseno no tienden a ningún valor, ya que oscilan entre 1 y –1. Ambos límites no existen.
Cálculo de límites
Límites simples
Algunos límites típicos
x
x
lim
1 + a
x= e
a, para todo a
Cuando las funciones verifican se pueden obtener directamente
por el procedimiento de sustituir en la expresión de la función el valor de la variable x por el de a hacia el que tiende.
)()(lim afxfax
sen x
x0lim
x= 1
x
x
lim e
xp = , para todo p
ln x
x
lim x
p = 0, para todo p > 0
Cálculo de límites simples: ejemplos
x0lim
x2 cos x + e2x
ln (x + 1) + x3 + 1 =
0 . 1 + e0
ln 1 + 0 + 1 = 1
x1lim
3 2x3 – 2x + 1
x3 –x + 1
(x2 – 2x + 1)
=
3 2 . 13–2 . 1 + 1
13 – 1 + 1
(12–2.1+1)
= 10 = 1
x3lim
–2x2 + 3
x3 – 2x + 5 =
–2 . 32 + 3
33 – 2 . 3 + 5 = –
15
16
x0lim
x2 – 100 + x3 + x – 1
x2 – 1 = –100 + 1 = – 99
Indeterminaciones: tipos
Cuando podemos calcular el límite de la operación de dos o más funciones, aun sin conocerlas, decimos que el límite es determinado. Aplicando las propiedades de los límites podemos obtener el límite buscado. En caso de que no podamos aplicar ninguna propiedad que nos permita calcular el límite, diremos que es indeterminado.
Este resultado no depende de las funciones f y g. El límite es determinado.
Este límite depende de las funciones f y g. El límite es indeterminado.
xalim f(x) = 2
xalim g(x) = 3
Entoncesxalim
f(x)
g(x)=
2
3
xalim f(x) = 0
xalim g(x) = 0
No es posible obtenerxalim
f(x)
g(x). Para
poder salvar la indeterminación hemosde conocer f y g.
Tipos de indeterminaciones
L0
/ L 0 00
0 . – 0 00
1
•En las del tipo L/0 con L no nulo, se calculan los límites laterales
•En las del tipo 0/0 Si hay raíces, se multiplica por el conjugado de la expresión con raíces y luego se factoriza y simplifica
• Si no hay raíces, se factoriza y simplifica
•En las del tipo Se dividen numerador y denominador por la máxima potencia
•En las del tipo Se transforman, mediante operaciones, en uno de los anteriores
•En las del tipo
•Si no hay radicales se hacen operaciones y se transforma en uno de los anteriores
•Si hay radicales, se multiplica y se divide por el conjugado y se transforma en uno del tipo
•En las de los tipos Se aplican logaritmos o la expresión correspondiente
Cuadro de indeterminaciones: Forma de resolverlas
Tipos de indeterminaciones
L0
/ L 0 00
0 . – 0 00
1
0
10, 00 y
Ejemplos de cálculo de indeterminaciones: tipo L/0, con L 0
En estos casos el límite si existe es + o – dependiendo del signo de la función a izquierda y derecha del valor al cual tiende la variable.
x2–
lim 1
x – 2 = –
x2+lim
1
x – 2 = +
x2
lim 1
x – 2 no existe
x2–
lim 1
(x – 2)2 = +
x2+lim
1
(x – 2)2 = +
x2
lim 1
(x – 2)2 = +
Ejemplos de cálculo de indeterminaciones: tipo 0/0
Cuando elxalim
P(x)
Q(x)es indeterminado
0
0siendo P(x) y Q(x) polinomios, pod e-
mos salvar la indeterminación dividiéndolos ambos por (x – a)
x3lim
–18 + 21x– 8x2
+ x3
x2– 9
=x3lim
(x – 3)2(x – 2)
(x– 3)(x+ 3)=
x3lim
(x – 3)(x– 2)
(x + 3)=
0
6= 0
Indet 0
0
x3
2
lim–18+ 33 x – 20 x
2+ 4 x
3
9 – 12 x + 4 x2 =
x3
2
lim(x – 2)(2x– 3)
2
(2x – 3)2 =
x3
2
lim (x – 2) =–1
2
Indet 0
0
Ejemplo de cálculo de indeterminaciones: tipo 0 .
= 0 + 5 . 0 + 7 . 0 = 0
1/x = y
Estas indeterminaciones se resuelven a veces operando previamente para
obtener una expresión más sencilla o reduciéndolas a otras del tipo0
0o
Recordando quexlim x
pe
–x= 0
xlim (x
3+ 5x
2+ 7x)e
–x=
Indet 0 .
Recordando que x
x
X
lnlim
= 0
x0+
lim x.ln x =
x0+lim ln x
1x
=0
ylim
– ln y
y=
5 xlim x2e–x +
xlim x3e–x + 7
xlim xe
–x=
Indet 0 .
Ejemplos de cálculo de indeterminaciones: tipo /
En otros casos un cambio de variable permite salvar la indeterminación.
ln x = y
xlim
–2x3 + 3x – 5
–x3 – 2x + 5
=
Indet
xlim
–2 +3
x2 –
5
x3
–1 –2
x2 +
5
x3
=–2
–1= 2
xlim
ln (ln x)
ln x=
ylim
ln y
y= 0
Indet
Cuando elxlim
P(x)
Q(x)es indeterminado
siendo P(x) y Q(x) polinomios,
podemos salvar la indeterminación dividiéndolos ambos por la potencia más alta de x que aparezca en ambos.
Ejemplos de cálculo de indeterminaciones: tipo –
En estos casos es aconsejable operar previamente para simplificar, si es posible, laexpresión antes de tomar el límite.
Cuando la indeterminación procede de una diferencia de radicales, es conveniente multi-plicar y dividir por la expresión conjugada.
xlim (x
3– x
2) =
Indet –
xlim x2(x– 1) = . =
xlim [ x
2 + 1 – x
2 – 1] =
Indet –
xlim
[ x2+ 1 – x
2– 1] [ x
2+ 1+ x
2– 1]
[ x2+ 1+ x
2– 1]
=
= xlim
(x2+ 1) – (x
2– 1)
[ x2+ 1 + x
2– 1]
=xlim
2
x2+ 1 + x
2– 1
=2 = 0
Ejemplos de cálculo de indeterminaciones: tipos 0, 00
Indet 0
ln
0lim 1x
x
xe e
e0 = 1
Estas indeterminaciones se resuelven frecuentemente tomando logaritmos yexpresando la función inicial como «la exponencial de su logaritmo».
x0+lim x
x =
Indet 0 0
x0+lim e
ln (xx
)=
x0+
lim ex ln x
=
1
lim x
xx
1
lnlim
xx
xe
Ejemplos de cálculo de indeterminaciones: tipo 1
Indet 1
Indet 1
1
2x2 + x
4 = y
e8
Para resolver estas indeterminaciones resulta útil muchas veces recordar la expresiónde e
acomo límite, combinada con un cambio de variable.
xlim
1 + 1
x
2x
= xlim
1+1
x
x 2
=
xlim
1+1
x
x 2
= e2
x0lim (1 + 2x
2+ x
4)
4
x2
= x0lim
1 +1
1
2x2
+ x4
4
x2
=x0lim
1 +1
1
2x2 + x4
1
2x2 + x4 (2x2 + x4)4
x2
=
= ylim
1 +1
y
y x0lim
4(2x2 + x4)x2
=ylim
1 +1
y
y x0lim (8 + 4x2)
=
Continuidad en un punto: primera aproximación
Estatura medida cada 5 años: hay grandes saltos entre cada
punto y el siguiente.
Estatura medida cada año: el incremento entre cada punto y el siguiente será menor, como lo es también el incremento de tiempo.
Una función es continua cuando a pequeñas variaciones de la variable independiente le corresponden pequeñas variaciones de la variable dependiente.
Continuidad en un punto: definición
Desglosando la definición de límite
Al hacer a + h = x, si h0 entonces xa
Al llamar f(a + h) – f(a) = Dy, si Dx = h0 entonces Dy 0
Una función f(x), definida en x = a, es continuaen dicho punto cuando:
h 0lim [f(a + h) – f(a)] = 0
Una función f(x), definida en x = a, es continua en dicho punto cuando:
x alim f(x) = f(a)
Una función f(x), definida en x = a, es continuaen dicho punto cuando:
Dx 0
lim Dy =0
Una función f(x), definida en x = a, es continua endicho punto cuando:
Existex alim f(x)
Existe f(a)
Los dos valores anteriores son iguales
Continuidad en un punto: definición formal
Una función f(x) tiene límite L en el punto x = a si (real) >0 >0, si:
0 < |x – a | < |f(x) – L | <
Definición formal continuidadUna función f(x), definida en x=a, es continua en dicho punto si (real) >0 >0, si:
|x – a | < |f(x) – f(a) | <
Usando la definición de continuidad Usando la
definición formal de límite
Una función f(x), definida en x = a, es continuaen dicho punto cuando:
x alim f(x) = f(a)
Continuidad en un intervalo: definición
• Una función es continua en un intervalo abierto (a, b) si es continua en cada uno de sus puntos.
• Una función es continua en un intervalo cerrado [a, b] si es continua en cada uno de los puntos del intervalo (a, b), y además es continua en a por la derecha y en b por la izquierda.
Una función f(x) es continua en a por la derecha
si y sólo six a +lim f (x ) = f(a)
Una función f(x) es continua en a por la izquierda
si y sólo six a –lim f(x) = f(a)
f(x) = 1 – x2
es continua en[–1, 1], pero no es continua ni en 1 ni en –1 porque no lo es por la derecha o por la izquierda.
f(x) = 1
xno es continua en
[–1, 1], porque no está definida en 0.
f(x) =
x
2 si x < 1
2 si x 1 no es
continua en [ –1, 1], porque no
es continua por la izquierda
en 1.
3
Función discontinua en un punto
Cuando una función no cumple la definición de función continua en un punto se dice que es discontinua.
Estas funciones no son continuas en el punto 1
Esta función no es continua en los puntos 1 y
– 1
Función discontinua en 0
4
Discontinuidad evitable
Una función tiene una discontinuidad evitable en un punto cuando existe límite en él y no coincide con el valor de la función en el mismo.
f(x) =
x
2 – 1
x – 1 si x 1
3 si x = 1
x1lim f(x) =
x1lim
x2 – 1
x – 1 =
x1lim
(x – 1)(x + 1)
x – 1 =
x1lim (x + 1) = 2 3 = f(1)
Por tanto f(x) presenta una discontinuidad evitable en el punto 1.
Estudiamos el comportamiento de f(x) en el punto 1:
Evitando una discontinuidad evitable
El valor que deberíamos dar a una función en un punto (en el que la función presenta discontinuidad evitable) para que dicha función sea continua es el verdadero valor de la función en el punto.
La siguiente función g(x), evita la discontinuidad que presenta f(x) en el punto 1:
• El verdadero valor de f(x) en el punto 1 es 2.
• La función g(x) es continua en el punto 1.
g(x) =
x
2 – 1
x – 1 si x 1
2 si x = 1 =
(x – 1)( x + 1)
x – 1 si x 1
2 si x = 1 = x + 1
Discontinuidad inevitable
y = sig(x) presenta discontinuidad inevitable en el punto 0 de salto 2.
y =
x + 1
x si x 0
0 si x = 0
y = sig(x)
Esta función presenta discontinuidad inevitable de salto infinito en el punto 0.
• Una función tiene en un punto una discontinuidad inevitable cuando existen los límites laterales en él y son distintos.
• Si f(x) es discontinua en el punto x = a, la diferencia entre los dos límites se llama salto de la función en dicho punto.
• Si alguno de los límites laterales en el punto a son infinito, se dice que el salto es infinito
Funciones acotadas superiormente
• Una función está acotada superiormente cuando existe un número real K' tal que todos los valores que toma la función son menores o iguales que K'.
• El número real K' se llama cota superior.
y = 1
y = 2
1, 1.5, 2, p, ... son cotas superiores de la función y = – x2 + 1
y = 3
Función acotada inferiormente
• Una función está acotada inferiormente cuando existe un número real K tal que todos los valores que toma la función son mayores o iguales que K.
• El número real K se llama cota inferior.
y = 0
y = – 1
0, –1, –1.5, –p, .... son cotas inferiores de la función y = e– x
y = – 2
Extremo superior. Máximo absoluto
• Se llama extremo superior de una función a la menor de las cotas superiores. • Si ese valor lo alcanza la función, el extremo superior recibe entonces el nombre de
máximo absoluto.
• La menor de las cotas superiores es 1.• 1 es el extremo superior de esta función. • Como f(0) = 1, 1 es máximo absoluto
de esta función.
• La menor de las cotas superiores es 0. • 0 es el extremo superior de esta función. • Como no existe ningún valor de la función
tal que f(a) = 0, esta función no tiene máximo absoluto.
y = 1y = 2y = 3
y = 0y = 1y = 2
Extremo inferior. Mínimo absoluto
• Se llama extremo inferior de una función a la mayor de las cotas inferiores. • Si ese valor lo alcanza la función, el extremo inferior recibe entonces el nombre de
mínimo absoluto.
• La menor de las cotas superiores es 3.• 3 es el extremo superior de esta
función. • Como no existe ningún valor de la
función tal que f(a) = 3, esta función no tiene máximo absoluto.
• La mayor de las cotas inferiores es 0.• 0 es el extremo inferior de esta
función. • Como además f(0) = 0, 0 es el
mínimo absoluto de esta función.
y = 3y = 4y = 5
y = 0
y = – 1
y = – 2
Teorema de acotación
Enunciado: Si una función tiene límite finito en un punto “a”, está acotada en un entorno reducido de “a”
Demostración:
(por def. de límite)
>0 existe δ>0 x E*(a, δ) f(x) E( b, )
lo que indica b - ε < f(x) < b + ε
--^-- --^--
h k
cota inferior cota superior
Nota: también podemos expresar la tesis como
>0 δ>0 y h y k reales positivos x E*(a, δ)
h < |f(x)| < k.
Luego la función f(x) está acotada
bxfax
)(lim
Teorema de Bolzano: Enunciado e interpretación geométrica
Sea f(x) una función continua en un intervalo cerrado [a, b], que toma en ay b valores de signo opuesto (es decir f(a) · f(b) < 0), entonces al menos un punto c interior al intervalo en el que f(c) = 0.
c
f(x) continua en [a, b]f(a) < 0f(b) > 0
Entonces c (a, b) f(c) = 0
f(x) continua en [a, b]f(a) > 0f(b) < 0
Entonces c (a, b) f(c) = 0
c
Teorema de Bolzano: Demostración (I)
• Supongamos que f(a)<0 y f(b)>0. (La demostración sería análoga si supusiéramos f(a)>0 y f(b)<0.)
• Consideremos el punto medio de [a,b]: (a+b)/2.
• Si f((a+b)/2)=0 queda demostrado el teorema.
Si no, f será positiva o negativa en (a+b)/2.
Tomemos una de las mitades del intervalo [a,b] donde la función sea negativa en un extremo y positiva en el otro. Llamemos a1 y b1 a los extremos de este intervalo. Ahora dividamos [a1,b1] a la mitad.
Si f no vale cero en el punto medio, será positiva o negativa. Tomemos la mitad donde f tiene distinto signo en cada extremo, y llamemos a estos puntos a2 y b2.
• Si continuamos de esta manera, obtenemos una sucesión de intervalos [a,b], [a1,b1], [a2,b2], etc., tales que
a a1 a2 ... an y b b1 b2 ... bn.
Es decir,1) Los aI forman una sucesión creciente y los bI forman una sucesión decreciente.
2) Los aI son siempre menores que los bI.
Teorema de Bolzano: Demostración (II)
)(lim nnn
ab
02
lim)(lim
nn
nnn
abab
Veamos cuál es el
La long. del intervalo [a1,b1] es,(b-a)/2 , la mitad de la long. de [a,b] que es b - a.
La longitud del intervalo [a2,b2] es (b - a)/22, la mitad de la longitud de [a1,b1] que es (b - a)/2.
Y siguiendo de esta manera, la longitud del intervalo [an,bn] es (b - a)/2n.
3) De modo que,
1), 2) y 3) son las condiciones que permiten obtener un único número frontera entre ambas sucesiones y que esté en todos los intervalos.
c n an c bn,
Esto significa que, para cualquier entorno de c que consideremos, un intervalo [an,bn] contenido en dicho entorno.
Es decir, para todo δ>0 n1 / para todo n >= n1 c-δ < [an,bn] < c+δ.
Teorema de Bolzano: Demostración (III)
Por otro lado, f es continua en [a,b] por hipótesis. Por lo tanto es continua en c. Por definición de continuidad, f(x)=f(c).
Vamos a proceder por reducción al absurdo
Supongamos que f(c)<0, por teo. de conservación del signo un entorno de c donde f(x) es negativa.
Dentro de este entorno, un intervalo [an,bn], donde f(an) es de distinto signo que f(bn).
Esto es una contradicción, por lo tanto f(c) no puede ser negativo.
Si f(c)>0, por teo. de conservación del signo un entorno de c donde f(x) es positiva.
Pero, otra vez, dentro de ese entorno existe un intervalo [an,bn] tal que f(an) es de distinto signo que f(bn).
Esto es una contradicción, por lo tanto f(c) no puede ser positivo.
Por lo tanto, no existe otra posibilidad: f(c)=0.
cxlim
Teorema del máximo – mínimo. Teorema de WeierstrassEnunciado e interpretación geométrica
Enunciado: Toda función continua en un intervalo cerrado [a, b], alcanza en dicho intervalo al menos un máximo absoluto y un mínimo absoluto.
x1
M
x2
m
Esta función, continua en [a, b], presenta en x1 un máximo absoluto de valor M y en x2 un mínimo absoluto de valor m.
x1
M
x2
m
Esta función, continua en [a, b], presenta en x1 un máximo absoluto de valor M y en x2 un mínimo absoluto de valor m.
Teorema del máximo – mínimo. Teorema de WeierstrassDemostración (I)
Se hace la demostración en dos partes
A) La función está acotada en [a,b].
Lo haremos por reducción al absurdo. Supongamos que f no está acotada, Si tomamos x0
el punto intermedio del intervalo, la función no estará acotada en [a,x0] o en [x0,b].
Elegimos de los dos aquel en el que no está acotada y reiteramos el proceso obteniendo así un sucesión de intervalos cerrados encajados y tales que la amplitud tiende a cero. Luego existe un nº real c del intervalo (a,b) que pertenece a todos ellos y por tanto f( c ) no está acotada.
Sin embargo, f es continua en todo el intervalo y c está en él, luego es continua en c y por el teorema de acotación f( c ) está acotada, lo que lleva a una contradicción.
Por tanto la suposición que hemos hecho no es válida y por ello la función f está acotada en todo el intervalo
Teorema del máximo – mínimo. Teorema de WeierstrassDemostración (II)
B) Por el apartado A) existen un éxtremo inferior m y un extremo superior M. Si M es un valor de la función ya estaría demostrado.
En caso contrario M-f(x) es distinto de cero.
Construimos la función que está definida y es continua en [a,b].
Por el apartado A) esta función está acotada, luego existe un nº K tal que
Y esto es cierto para todo x del dominio. Por lo que hemos encontrado una cota menor que el extremo superior lo que indica una contradicción.
Esta procede de suponer que M – f (x) es no nulo luego M = f(x) por lo que M es máximo.
)(
1)(
xfMxg
KMxfK
xfMxg
1 )(
)(
1)(
Teorema de los valores intermedios o de DarbouxEnunciado e interpretación geométrica
Sea f(x) una función continua en un intervalo cerrado [a, b] y K un número real tal que:
f(a)< K <f(b) o f(b)< K <f(a),entonces existe al menos un punto c en el intervalo tal que f(c) = K.
f(x) continua en [a, b]f(a) < K< f(b) Entonces c (a, b) / f(c) = M
f(x) continua en [a, b]f(b) < K< f(a)Entonces c (a, b) / f(c) = M
c
K
c
K
La demostración se hace comprobando que la función g(x) = f(x) – K cumple el teorema de Bolzano luego g(c) = 0 por lo que f( c) = K
