Continuidad de la función
Para que la función f(x) sea continua en todo su dominio, debe serlo especialmente en el punto de salto x=0. Esto implica que deben existir y ser iguales el límite por la izquierda, el límite por la derecha y el valor de la función en dicho punto:
limx→0−f(x)=limx→0+f(x)=f(0) Calculamos primero el valor de la función y el límite por la derecha a partir de la expresión para x≥0:
f(0)=limx→0+(bcos(x)−1)=bcos(0)−1=b−1 Ahora analizamos el límite por la izquierda utilizando la expresión para x<0:
limx→0−x3xcos(x)−asen(x) Al evaluar en x=0, el denominador es 0. Para que el límite pueda ser un número real (requisito de continuidad), el numerador también debe tender a 0 para evitar una asíntota vertical. Evaluando el numerador:
0⋅cos(0)−asen(0)=0−a⋅0=0 Como el numerador es 0 independientemente del valor de a, aplicamos la regla de L'Hôpital para resolver la indeterminación 00:
limx→0−dxd(x3)dxd(xcos(x)−asen(x))=limx→0−3x2cos(x)−xsen(x)−acos(x) Para que este nuevo límite no sea infinito, el numerador debe ser 0 cuando x→0, ya que el denominador tiende a 0:
cos(0)−0⋅sen(0)−acos(0)=1−a=0⟹a=1 Sustituimos a=1 en el límite y seguimos resolviendo la indeterminación 00 simplificando la expresión:
limx→0−3x2cos(x)−xsen(x)−cos(x)=limx→0−3x2−xsen(x)=limx→0−3x−sen(x) Aplicamos L'Hôpital una última vez o utilizamos el límite notable limx→0xsen(x)=1:
limx→0−3−cos(x)=−31 Finalmente, igualamos el límite por la izquierda con el valor obtenido para el límite por la derecha para hallar b:
b−1=−31⟹b=1−31=32 Por lo tanto, los valores de las constantes son a=1 y b=32.