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\( C(x, y)=\frac{x^{2}-y^{2}}{x^{2}+y^{2}} \) Probar que el limitede \( C(x, y) \) cuando \( (x, y) \) se acerca al origen \( (\theta, \theta) \) no existe

Ask by Joseph Nunez. in Colombia
Feb 19,2025

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Answer

El límite de \( C(x, y) \) cuando \( (x, y) \) se acerca al origen no existe porque dependiendo de la trayectoria, el límite es diferente.

Solution

Para probar que el límite de \( C(x, y) \) cuando \( (x, y) \) se acerca al origen \( (0, 0) \) no existe, evaluaremos el límite a lo largo de diferentes trayectorias y mostraremos que los resultados son diferentes. La función dada es: \[ C(x, y) = \frac{x^{2} - y^{2}}{x^{2} + y^{2}} \] ### Paso 1: Evaluar el límite a lo largo de la trayectoria \( y = 0 \) Si tomamos la trayectoria donde \( y = 0 \): \[ C(x, 0) = \frac{x^{2} - 0^{2}}{x^{2} + 0^{2}} = \frac{x^{2}}{x^{2}} = 1 \] Por lo tanto, cuando \( (x, y) \) se acerca a \( (0, 0) \) a lo largo de esta trayectoria, el límite es: \[ \lim_{x \to 0} C(x, 0) = 1 \] ### Paso 2: Evaluar el límite a lo largo de la trayectoria \( x = 0 \) Ahora tomamos la trayectoria donde \( x = 0 \): \[ C(0, y) = \frac{0^{2} - y^{2}}{0^{2} + y^{2}} = \frac{-y^{2}}{y^{2}} = -1 \] Por lo tanto, cuando \( (x, y) \) se acerca a \( (0, 0) \) a lo largo de esta trayectoria, el límite es: \[ \lim_{y \to 0} C(0, y) = -1 \] ### Paso 3: Conclusión Hemos encontrado que: - A lo largo de la trayectoria \( y = 0 \), el límite es \( 1 \). - A lo largo de la trayectoria \( x = 0 \), el límite es \( -1 \). Dado que los límites son diferentes dependiendo de la trayectoria que tomamos para acercarnos al origen, podemos concluir que el límite de \( C(x, y) \) cuando \( (x, y) \) se acerca a \( (0, 0) \) no existe.

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Beyond the Answer

Para probar que el límite de \( C(x, y) \) cuando \( (x, y) \) se acerca al origen \( (0, 0) \) no existe, evaluemos el comportamiento de \( C(x, y) \) a lo largo de diferentes trayectorias. Por ejemplo, si tomamos la trayectoria donde \( y = 0 \), obtenemos: \[ C(x, 0) = \frac{x^{2} - 0^{2}}{x^{2} + 0^{2}} = 1 \] Ahora, si tomamos la trayectoria donde \( x = 0 \), tenemos: \[ C(0, y) = \frac{0^{2} - y^{2}}{0^{2} + y^{2}} = -1 \] Dado que al acercarnos al origen por diferentes caminos encontramos valores distintos (1 y -1), concluimos que el límite no existe. Otra forma de comprobar esto es usando coordenadas polares, donde \( x = r\cos(\theta) \) y \( y = r\sin(\theta) \). Entonces, la función se transforma en: \[ C(r\cos(\theta), r\sin(\theta)) = \frac{r^{2}(\cos^{2}(\theta) - \sin^{2}(\theta))}{r^{2}(\cos^{2}(\theta) + \sin^{2}(\theta))} = \cos(2\theta) \] Dependiendo de \( \theta \) (el ángulo), \( C(x, y) \) puede tomar cualquier valor entre -1 y 1. Por lo tanto, confirmamos que el límite no existe, ya que depende de la dirección desde la cual se aproxima al origen.

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