a) Calcula a y b.b) Para a=−1 y b=4, estudia si existe la derivada de f en x=2. En caso afirmativo, calcula la ecuación de la recta tangente a la gráfica de f en dicho punto.
ContinuidadDerivabilidadRecta tangente
Resolución del Ejercicio 1
a) Calcula a y b.
Para que la función sea continua, debe serlo en los puntos donde cambia su definición, es decir, en x=0 y x=2.Continuidad en x=0:
limx→0−f(x)=f(0)=02+2=2
limx→0+f(x)=a(0)+b=b
Para que sea continua, los límites laterales y el valor de la función deben ser iguales:
b=2⟹b=4
Continuidad en x=2:
limx→2−f(x)=f(2)=a(2)+b=2a+b
limx→2+f(x)=22−2+23=2−1+23=22=2
Para que sea continua, los límites laterales y el valor de la función deben ser iguales:
2a+b=2⟹2a+b=2
Sustituyendo b=4 en la ecuación anterior:
2a+4=2⟹2a=−2⟹a=−1
Por lo tanto, los valores son a=−1 y b=4.
b) Para a=−1 y b=4, estudia si existe la derivada de f en x=2. En caso afirmativo, calcula la ecuación de la recta tangente a la gráfica de f en dicho punto.
Para que la derivada exista en x=2, las derivadas laterales deben ser iguales.Calculamos las derivadas de las ramas relevantes:Para 0<x<2, f(x)=−x+4=(−x+4)1/2.
f′(x)=21(−x+4)−1/2(−1)=2−x+4−1
Para x>2, f(x)=22−x+23.
f′(x)=22−1
Ahora, calculamos las derivadas laterales en x=2:Derivada por la izquierda en x=2:
f′(2−)=limx→2−2−x+4−1=2−2+4−1=22−1
Derivada por la derecha en x=2:
f′(2+)=limx→2+22−1=22−1
Dado que f′(2−)=f′(2+)=22−1, la derivada de f en x=2 existe y es f′(2)=22−1.Ahora calculamos la ecuación de la recta tangente a la gráfica de f en x=2. La ecuación de la recta tangente es y−f(2)=f′(2)(x−2).Primero, hallamos el valor de la función en x=2:
f(2)=−2+4=2
Tenemos f′(2)=22−1.Sustituyendo en la ecuación de la recta tangente: