[Analisi] Trovare a e b affinché lim x->+inf f(x)=4 e lim x->2 f(x)=inf

Tutti i Colori della Matematica Esercizio 983 pag. 156

Data la funzione \Large \displaystyle y= \frac{(a-2)x^2+1}{3x^2+b} trovare a e b affinché \Large \displaystyle \lim_{x \to +\infty} f(x)=4 e \lim_{x \to 2} f(x)=\infty

Calcoliamo il limite della funzione per x → +∞ ottenendo:

\Large \displaystyle \lim_{x \to +\infty} \frac{(a-2)x^2+1}{3x^2+b}

Mettiamo in evidenza la x con il grado massimo sia al numeratore che al denominatore che in questo caso è x2 per entrambi:

\Large \displaystyle \lim_{x \to +\infty} \frac{x^2\left[(a-2)+\frac{1}{x^2}\right]}{x^2\left(3+\frac{b}{x^2}\right)}

Semplifichiamo la x2 al numeratore e al denominatore e poi per x → +∞ abbiamo che i termini 1/x2 e b/x2 tendono a zero per cui avremo:

\Large \displaystyle \lim_{x \to +\infty} \frac{\not x^2[(a-2)+0]}{\not x^2(3+0)}=\frac{a-2}{3}

Il testo dell’esercizio ci dice che il risultato del nostro limite deve essere = 4 per cui avremo:

\Large \displaystyle \frac{a-2}{3}=4\Rightarrow a-2=12\Rightarrow a=14

Sostituiamo il valore di a appena trovato nella funzione e calcoliamo il secondo limite della funzione per x → 2 ottenendo:

\Large \displaystyle \lim_{x \to 2} \frac{(a-2)x^2+1}{3x^2+b}=\lim_{x \to 2} \frac{(14-2)x^2+1}{3x^2+b}=

\Large \displaystyle =\lim_{x \to 2} \frac{12x^2+1}{3x^2+b}=\lim_{x \to 2} \frac{12(2)^2+1}{3(2)^2+b}=

\Large \displaystyle =\lim_{x \to 2} \frac{48+1}{12+b}=\lim_{x \to 2} \frac{49}{12+b}

Ora affinchè il risultato del limite appena trovato tenda a +∞ deve essere il denominatore della frazione uguale a 0 e cioè:

\Large \displaystyle \lim_{x \to 2} \frac{49}{12+b}=\infty\Rightarrow 12+b=0\Rightarrow b=-12

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