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125 Encuentra los valores de los números a y b para que las siguientes funciones sean continuas en tod los números reales. a) \( f(x)=\left\{\begin{array}{ll}|2-x| & \text { si } x \leq 2 \\ \frac{x}{b} & \text { si } 24\end{array}\right. \) b) \( f(x)=\left\{\begin{array}{ll}x^{2}+2 b x+4 & \text { si } x<1 \\ a x+5 & \text { si } 1 \leq x \leq 2 \\ \frac{3 x-1}{x} & \text { si } x>2\end{array}\right. \)

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Jan 04,2025

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**Respuestas Simplificadas:** **Problema a)** No hay valores de \( a \) y \( b \) que hagan que la función sea continua en todos los números reales. **Problema b)** Para que la función sea continua en todos los reales, deben ser \( a = -\frac{5}{4} \) y \( b = -\frac{5}{8} \).

Solution

Para resolver los problemas de continuidad de las funciones definidas por partes, debemos asegurarnos de que en los puntos de unión (donde cambia la definición de la función) los límites por la izquierda y por la derecha sean iguales y coincidan con el valor de la función en esos puntos. ### a) \( f(x)=\left\{\begin{array}{ll}|2-x| & \text{si } x \leq 2 \\ \frac{x}{b} & \text{si } 2 < x \leq 4 \\ a & \text{si } x > 4\end{array}\right. \) **Puntos críticos para la continuidad:** 1. **En \( x = 2 \):** - Límite por la izquierda: \( \lim_{x \to 2^-} f(x) = |2 - 2| = 0 \) - Límite por la derecha: \( \lim_{x \to 2^+} f(x) = \frac{2}{b} \) Para que exista continuidad en \( x = 2 \): \[ 0 = \frac{2}{b} \implies b \text{ tiende a infinito} \] Esto no es posible para un valor finito de \( b \). 2. **En \( x = 4 \):** - Límite por la izquierda: \( \lim_{x \to 4^-} f(x) = \frac{4}{b} \) - Límite por la derecha: \( \lim_{x \to 4^+} f(x) = a \) Para que exista continuidad en \( x = 4 \): \[ \frac{4}{b} = a \] Sin embargo, ya que no es posible cumplir la condición en \( x = 2 \) con un valor finito de \( b \), **no existen valores reales de \( a \) y \( b \) que hagan que la función sea continua en todos los números reales**. ### b) \( f(x)=\left\{\begin{array}{ll}x^{2}+2bx+4 & \text{si } x < 1 \\ ax+5 & \text{si } 1 \leq x \leq 2 \\ \frac{3x-1}{x} & \text{si } x > 2\end{array}\right. \) **Puntos críticos para la continuidad:** 1. **En \( x = 1 \):** - Límite por la izquierda: \( \lim_{x \to 1^-} f(x) = 1^2 + 2b(1) + 4 = 5 + 2b \) - Límite por la derecha: \( \lim_{x \to 1^+} f(x) = a(1) + 5 = a + 5 \) Para que exista continuidad en \( x = 1 \): \[ 5 + 2b = a + 5 \implies 2b = a \] 2. **En \( x = 2 \):** - Límite por la izquierda: \( \lim_{x \to 2^-} f(x) = a(2) + 5 = 2a + 5 \) - Límite por la derecha: \( \lim_{x \to 2^+} f(x) = \frac{3(2) - 1}{2} = \frac{5}{2} \) Para que exista continuidad en \( x = 2 \): \[ 2a + 5 = \frac{5}{2} \implies 2a = \frac{5}{2} - 5 = -\frac{5}{2} \implies a = -\frac{5}{4} \] Usando \( a = 2b \): \[ -\frac{5}{4} = 2b \implies b = -\frac{5}{8} \] **Conclusión:** - **a)** No existen valores reales de \( a \) y \( b \) que hagan que la función sea continua en todos los números reales. - **b)** Los valores que aseguran la continuidad son: \[ a = -\frac{5}{4} \quad \text{y} \quad b = -\frac{5}{8} \] ## Respuesta Final **Problema b)** Para que la función sea continua en todos los reales, los valores deben ser \( a = -\frac{5}{4} \) y \( b = -\frac{5}{8} \). **Problema a)** No existen números reales \( a \) y \( b \) que hagan que la función sea continua en todos los reales.

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The Deep Dive

Para que la función \( f(x) \) sea continua en todos los números reales, debemos asegurarnos de que no haya saltos en los puntos donde cambia la definición de la función. Esto significa que los límites laterales en esos puntos deben ser iguales y también deben coincidir con el valor de la función en ese punto. a) Para el intervalo \( x = 2 \), debemos igualar los límites: \[ \lim_{x \to 2^-}f(x) = |2-2| = 0 \] Y también: \[ \lim_{x \to 2^+}f(x) = \frac{2}{b} \] Para que la función sea continua en \( x = 2 \), debemos establecer \( \frac{2}{b} = 0 \), que no es posible, lo cual significa que debemos revisar el límite en \( x = 4 \). En \( x = 4 \): \[ \lim_{x \to 4^-}f(x) = \frac{4}{b} \] y \[ f(4) = a \] De aquí, para continuidad en \( x = 4 \), se tiene que \( a = \frac{4}{b} \). Para \( x > 4 \) no hay un cambio en la función, ya que se mantiene constante en \( a \). b) En el punto \( x = 1 \): \[ \lim_{x \to 1^-}f(x) = 1^2 + 2b(1) + 4 = 1 + 2b + 4 = 5 + 2b \] Y \[ \lim_{x \to 1^+}f(x) = a(1) + 5 = a + 5 \] Para que la función sea continua en \( x = 1 \): \[ 5 + 2b = a + 5 \] Lo que implica que \( a = 2b \). En el punto \( x = 2 \): \[ \lim_{x \to 2^-}f(x) = 2^2 + 2b(2) + 4 = 4 + 4b + 4 = 8 + 4b \] Y \[ \lim_{x \to 2^+}f(x) = \frac{3(2) - 1}{2} = \frac{6 - 1}{2} = \frac{5}{2} \] Para la continuidad en \( x = 2 \): \[ 8 + 4b = \frac{5}{2} \] Resolviendo para \( b \), multiplicamos por 2: \[ 16 + 8b = 5 \] Por lo tanto, \( 8b = 5 - 16 \) resulta en \( 8b = -11 \), \( b = -\frac{11}{8} \). Finalmente, usando \( a = 2b \): \[ a = 2 \times -\frac{11}{8} = -\frac{22}{8} = -\frac{11}{4}. \] Entonces, los valores son \( a = -\frac{11}{4} \) y \( b = -\frac{11}{8} \).

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