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PAU · Matemáticas CCSS · Análisis (bloque B)

Funciones, límites y derivadas

Estudio de funciones: dominio, asíntotas, continuidad, monotonía, extremos y curvatura.

PAU — Prueba de Acceso a la Universidad (Selectividad), modelo de MadridMatemáticas Aplicadas a las Ciencias Sociales IIPeso: 1 pregunta · 2,5 puntos
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Qué evalúa

Dominio, asíntotas, continuidad, monotonía, extremos, curvatura y optimización en contexto.

Claves

Estrategia paso a paso

Trampas habituales

Ejemplo resuelto

$f(x)=\frac{2x2}{x-1}$: AV $x=1$, oblicua $y=2x+2$.

Preguntas de ejemplo

Intenta responder antes de abrir la solución.

Pregunta 1

Dificultad fácil≈ 23 min

(2,5 puntos) Se considera la función $f(x)=x3-6x2+9x+1$.

a) (1,5 puntos) Determine los intervalos de crecimiento y decrecimiento y los extremos relativos de $f$.

b) (1 punto) Estudie la curvatura de $f$, halle su punto de inflexión y la ecuación de la recta tangente a la gráfica en ese punto.

2,5 puntos.

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Solución

a) $f'(x)=3x2-12x+9=3(x-1)(x-3)$, que se anula en $x=1$ y $x=3$.
- $f'>0$ en $(-\infty,1)\cup(3,+\infty)$: creciente. $f'<0$ en $(1,3)$: decreciente.
- Máximo relativo en $(1,5)$ y mínimo relativo en $(3,1)$.

b) $f''(x)=6x-12$: $f''<0$ en $(-\infty,2)$ (cóncava hacia abajo, $\cap$) y $f''>0$ en $(2,+\infty)$ (cóncava hacia arriba, $\cup$). Punto de inflexión en $(2,3)$.
Tangente: $f'(2)=12-24+9=-3$, así que $y-3=-3(x-2)\iff y=-3x+9$.

Criterios de corrección

  • a) Derivada (0,5), intervalos (0,5) y extremos con su ordenada (0,5).
  • b) Segunda derivada y curvatura (0,4), punto de inflexión (0,3) y tangente (0,3).

Explicación

Los extremos se dan como puntos (abscisa y ordenada). En la curvatura se acepta cualquier convenio (cóncava/convexa) si se explica con $\cap$ y $\cup$ o con el signo de $f''$.

Pregunta 2

Dificultad media≈ 23 min

(2,5 puntos, competencial) Una sala de conciertos estima que, si la entrada cuesta $x$ euros ($1\le x\le8$), el beneficio de una sesión, en cientos de euros, es
$$B(x)=-2x3+27x2-84x+100$$
a) (1,5 puntos) Determine los intervalos de crecimiento y decrecimiento de $B$ en $[1,8]$ y sus extremos relativos en $(1,8)$.

b) (1 punto) ¿Qué precio da el máximo beneficio y cuál es? ¿Con qué precio el beneficio es mínimo?

2,5 puntos.

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Solución

a) $B'(x)=-6x2+54x-84=-6(x2-9x+14)=-6(x-2)(x-7)$, que se anula en $x=2$ y $x=7$.
- $B'<0$ en $(1,2)$ y en $(7,8)$: decreciente. $B'>0$ en $(2,7)$: creciente.
- Mínimo relativo en $x=2$: $B(2)=24$. Máximo relativo en $x=7$: $B(7)=149$.

b) Se comparan los extremos relativos con los del intervalo: $B(1)=41$, $B(2)=24$, $B(7)=149$, $B(8)=132$.
El máximo beneficio se obtiene con entradas a 7 €: 149 cientos de euros, es decir, 14 900 €. El mínimo, con entradas a 2 €: 2 400 €.

Criterios de corrección

  • a) Derivada y factorización (0,5), intervalos en $[1,8]$ (0,5) y extremos relativos (0,5).
  • b) Comparación con $B(1)$ y $B(8)$ (0,5) y respuesta contextualizada con unidades (0,5).

Explicación

En un intervalo cerrado, los extremos absolutos pueden estar en los bordes: siempre hay que evaluar $B(1)$ y $B(8)$. Y no olvidar que $B$ está en cientos de euros.

Pregunta 3

Dificultad media≈ 23 min

Pregunta 2 (2,5 puntos). Responda ÚNICAMENTE a una de las dos opciones. Si contesta a las dos, solo se corregirá la que aparezca en primer lugar.

2.1. Se considera la función real de variable real $f(x)=\dfrac{2x2}{x-1}$.

2.1.a) (1,5 puntos) Determine el dominio y las asíntotas de $f$.

2.1.b) (1 punto) Determine los intervalos de crecimiento y decrecimiento y los extremos relativos de $f$.

2.2. Se considera la función
$$f(x)=\begin{cases} x2+ax & \text{si } x\le2 \\ \dfrac{b}{x} & \text{si } x>2 \end{cases}$$
2.2.a) (1,2 puntos) Determine los valores de $a$ y $b$ para que $f$ sea continua y derivable en $x=2$.

2.2.b) (1,3 puntos) Para $a=-3$, calcule el área del recinto limitado por la gráfica de $y=x2-3x$, el eje de abscisas y las rectas $x=1$ y $x=2$.

2,5 puntos.

Ver solución modelo y criterios

Solución

Opción 2.1

2.1.a) Dominio: $\mathbb{R}-\{1\}$.
- Asíntota vertical $x=1$: $\limx\to1+f(x)=+\infty$ y $\limx\to1-f(x)=-\infty$.
- Horizontales: no hay, porque $\limx\to\pm\inftyf(x)=\pm\infty$ (el grado del numerador es mayor).
- Oblicua $y=mx+n$: $m=\limx\to\infty\frac{f(x)}{x}=\lim\frac{2x2}{x2-x}=2$; $n=\limx\to\infty\left(\frac{2x2}{x-1}-2x\right)=\lim\frac{2x}{x-1}=2$. Asíntota oblicua $y=2x+2$.

2.1.b) $f'(x)=\frac{4x(x-1)-2x2}{(x-1)2}=\frac{2x(x-2)}{(x-1)2}$. Se anula en $x=0$ y $x=2$; el denominador es siempre positivo.
- Creciente en $(-\infty,0)\cup(2,+\infty)$; decreciente en $(0,1)\cup(1,2)$.
- Máximo relativo en $(0,0)$ y mínimo relativo en $(2,8)$.

Opción 2.2

2.2.a) Continuidad en $x=2$: $4+2a=\frac{b}{2}$. Derivabilidad: $f'(2-)=4+a$ y $f'(2+)=-\frac{b}{4}$, luego $4+a=-\frac{b}{4}$.
De la segunda, $b=-16-4a$; en la primera, $4+2a=-8-2a\Rightarrow a=-3$ y $b=-4$.

2.2.b) $y=x2-3x=x(x-3)$ es negativa en $(1,2)$, así que
$$A=\int12\left(3x-x2\right)dx=\left[\frac{3x2}{2}-\frac{x3}{3}\right]12=\left(6-\frac{8}{3}\right)-\left(\frac{3}{2}-\frac{1}{3}\right)=\frac{10}{3}-\frac{7}{6}=\frac{13}{6}\approx2{,}17\text{ u}2$$

Criterios de corrección

  • 2.1.a) Dominio (0,2), asíntota vertical con límites laterales (0,4), no hay horizontales (0,4), oblicua $y=2x+2$ (0,5).
  • 2.1.b) Derivada (0,5), intervalos (0,3) y extremos $(0,0)$ máximo y $(2,8)$ mínimo (0,2).
  • 2.2.a) Condición de continuidad (0,4), de derivabilidad (0,5) y valores $a=-3$, $b=-4$ (0,3).
  • 2.2.b) Signo de la función en el intervalo (0,3), integral bien planteada (0,5) y área $\frac{13}{6}$ (0,5). No se penaliza no escribir las unidades de área.
  • Solo se corrige la primera opción que aparezca.

Explicación

Una racional con el numerador de un grado más que el denominador tiene asíntota oblicua y no horizontal. En un área, si la función es negativa se integra $-f$ (o se toma el valor absoluto).

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