Calcolare i Limiti di una funzione vuol dire comprendere il comportamento della funzione "ai confini" del suo Dominio: E se la x si trova verso +∞, ovvero molto a destra, dove si troverà la corrispettiva y? e se la x si trova verso -∞, ovvero molto a sinistra, dove si troverà la corrispettiva y? E in prossimità dell'asintoto verticale, come si comporterà la funzione?
Conoscendo questa informazione è possibile iniziare a tracciare il grafico probabile della funzione, e successivamente, raccogliendo tutti gli altri indizi, si arriverà al suo vero grafico.
Partiamo dalle curve della geometria analitica, che sono come sempre le nostre certezze di partenza.
Consideriamo una funzione composta da un monomio. Confrontiamo le tre curve in figura.
Tutte e tre le curve al crescere di x verso +∞ salgono verso l'alto: si dice che crescono verso +∞. Quel che cambia è il modo con cui salgono, ovvero la rapidità.
La curva di 3° grado cresce più rapidamente delle precedenti, e così via, tanto più è alto il grado del monomio, tanto più rapidamente cresce la curva.
Anche numericamente possiamo capire che se ad x sostituiamo un numero molto grande, ad esempio 10.000, e lo eleviamo alla seconda o alla terza il numero che si ottiene sarà ancora più grande.
Se invece di un monomio abbiamo un polinomio abbiamo un problema poiché si presenta una cosiddetta Forma di Indecisione +∞ -∞... quale dei due infiniti prevale?
Se osserviamo il confronto tra la funzione blu e la rossa possiamo notare che la rapidità con cui la blu va a +∞ è uguale alla rapidità con cui ci va la rossa e lo stesso accade a -∞.
Allora possiamo risolvere l'indecisione considerando nel polinomio il monomio di grado maggiore e affermiamo che sarà esso a determinare il modo in cui la funzione andrà a +∞.
Si introduce perciò il simbolo di UGUAL ORDINE DI GRANDEZZA, che serve appunto per approssimare il comportamento della funzione di partenza all'infinito con il suo termine di grado maggiore.
Se abbiamo una funzione razionale possono presentarsi tre possibili casi:
Utilizzo il simbolo Ugual ordine di grandezza e semplifico, poiché prevale il grado del numeratore il limite è infinito.
Utilizzo il simbolo Ugual ordine di grandezza e semplifico, poiché il grado di numeratore e denominatore è lo stesso il limite è finito, ottengo un numero. Quel valore sarà l'Asintoto orizzontale.
Utilizzo il simbolo Ugual ordine di grandezza e semplifico, poiché il grado di denominatore è superiore al grado del numeratore il limite è 1/∞ .
Per capire quanto fa, immaginiamo per ∞ il valore numerico 10.000.
Se calcoliamo 1: 10.000 = 0,0001
Quindi 1/∞ = 0
Vuol dire che l'asse x sarà l'Asintoto orizzontale.
Se la x si trova in prossimità degli asintoti, dove si trova la corrispettiva y?
Un'idea ce l'abbiamo già, dato che nello studio delle Iperboli abbiamo già incontrato il concetto di Asintoto, ovvero una retta in questo caso verticale, verso la quale la curva si avvicina sempre più senza mai toccarla.
Il limite in prossimità dell'asintoto va fatto sia da destra, sia da sinistra. Un aiuto nel determinare il segno di questo infinito viene dall'osservazione del segno della funzione, che abbiamo imparato a fare nella sezione precedente. Avendo colorato di verde le zone dove la curva non può passare, è chiaro che il limite a 0 da destra (0+) sarà per forza +∞, mentre il limite a zero da sinistra (0-) sarà per forza -∞.
La motivazione algebrica, viene sempre dall'osservare che possiamo pensare il valore "vicino" a 0 come 0,000001. Allora 1/0,000001 = 1:0,000001 = 1.000.000.
Quindi possiamo affermare che 1/0 = ∞
Perciò grazie ai Limiti abbiamo finalmente risolto il problema della divisione per zero, che abbiamo sempre detto "Non si può fare".
Attenzione che nel fare il limite questa volta non possiamo assolutamente usare il simbolo ugual ordine che è riservato ai limiti all'infinito. Dovremo quindi per forza sostituire il valore numerico e fare i calcoli.
Consideriamo ancora un'iperbole, il suo asintoto è determinato dalla C.E. e perciò dovrò fare il limite in prossimità del -2. Come fatto prima il segno dell'infinito è determinato dall'osservazione del segno riportato sul piano cartesiano.
In generale una funzione razionale, avrà l'asintoto verticale nel valore individuato dalla C.E. e in quel punto faremo il limite sempre da destra e da sinistra, utilizzando le informazioni ottenute dallo studio del segno per capire il segno di quell'infinito. Sostituendo -3/2 nel numeratore si ottiene una somma di termini positivi, perciò senza dilungarsi a fare i conti possiamo dire "Numero positivo" mentre al denominatore otteniamo proprio 0.
Per lo stesso ragionamento di prima se facciamo Numero : 0 = Infinito.