Limites (à complèter)

Objectif :

Etude d'une fonction au voisinage d'un point où elle n'est pas définie.

Exemples :

Soit f définie par f(x) = (x^3+3x-4)/(x-1). Le dénominateur étant nul en 1, f n'est pas définie en 1. Voyons les graphiques obtenus au voisinage de 1, pour différents niveaux de zoom.

<graphiques>

On observe que pour les valeurs de x voisines de 1, on obtient des valeurs correspondantes de f(x) proches de ???.

Soit f définie par f(x) = x/(x+1). F n'est évidemment pas définie en +¥ , mais on peut se demander ce que deviennent les valeurs de f(x) lorsqu'on donne à x des valeurs de plus en plus grandes.

<graphiques>

I) Définitions et théorèmes

Soit F : x->F(x)une fonction numérique.

Définitions heuristiques

On dit que la fonction F(x) admet une limite finie L quand x tend vers a (fini) si, pour x "très proche" de a   F(x) est "très proche" de L.

On dit que la fonction F(x) admet une limite finie L quand x tend vers l'infini si, pour x "très grand "  F(x) est "très proche" de L .

On dit que la fonction F(x) tend vers l'infini quand x tend vers a (fini) si, pour x "très proche" de a ,  F(x) est "très grand " .

On dit que la fonction F(x) tend vers l'infini quand x tend vers l'infini si, pour x

"très grand " , F(x) est "très grand " .

NB: très grand peut être aussi bien positif que négatif.

Définitions incompréhensibles, mais mathématiques

c'est équivalent à dire que

pour tout P>0, il existe Q, tel que x vérifiant implique 

Notons que P peut être pris aussi proche de 0 que l'on veut.

c'est équivalent à dire que

pour tout P>0, il existe Q, tel que x vérifiant implique 

Notons que P peut être pris aussi proche de 0 que l'on veut, dans ces cas là Q pourrait prendre des valeurs très grandes.

c'est équivalent à dire que

pour tout P>0, il existe Q, tel que x vérifiant implique 

Notons que P peut être pris aussi grand que l'on veut.

c'est équivalent à dire que

pour tout P>0, il existe Q, tel que x vérifiant implique 

Notons que P peut être pris aussi grand que l'on veut, dans ces cas là Q pourrait également prendre des valeurs très grandes.



Propriétés des limites

Opérations sur les limites

On suppose que toutes les limites sont finies.

Lim (F(x)+G(x))= lim(F(x))+lim (G(x))
Lim (F(x)-G(x))= lim(F(x))-lim (G(x))
Lim (F(x)*G(x))= lim(F(x))*lim (G(x))
Lim (F(x)/G(x))= lim(F(x))/lim (G(x))

Comparaison de fonctions (théorème du bras de fer)

Quand x tend vers l'infini,

dans un polynôme, le terme de plus haut degré l'emporte sur les autres termes,

l' exponentielle l'emporte sur toute fonction puissance d'exposant positif,

le logarithme est perdant devant toute fonction puissance.

(des calculs numériques et des graphiques pour illustrer

une procédure JAVA pour calculer il rentre un x et on lui renvoie les valeurs des fonctions

we need algo)



II) Exemples

Niveau 1

F(x) =(1+x²)/(3+x^3)

La limite quand x tend vers 0 (clic la reponse, 1/3) (clic l'illustration, f(0)=1/3)

La limite quand x tend vers +inf (clic la reponse, 0) (clic l'illustration, c'est la meme chose que la limite de x^2/x^3=1/x )

F(x) =(2-x^2)/(1+x)^2

La limite quand x tend vers -1 (clic la reponse, +inf) (clic l'illustration, graphe , le num vers le den veers )

La limite quand x tend vers +inf (clic la reponse, -1) (clic l'illustration, c'est la meme chose que la limite de

-x^2/x^2= -1 )

F(x) = x²-x

La limite quand x tend vers 0 (clic la reponse, 0) (clic l'illustration, graphe , f(0)=0 )

La limite quand x tend vers +inf (clic la reponse, +inf) (clic l'illustration, c'est la meme chose que la limite de

x^2, on peut le voir comme x(x-1) les deux facteurs tendent vers l'inf )

Niveau 2

x inf inf 0 0 inf et –inf

F(x) exp(-x)/x-² ln(1+x)/(1+x²) ln(1+x)/x²sin(x)/x exp(x)-x*sin(x)







Test de compréhension

X Inf 0 1 10 Inf Inf 2

F(x) 1+1/x X+5 1/(x-1) (x²-100) /(x-10) x²-x(x²+3)/(x²+10) (x²-4)/(x-2)²

Limite bouton(1) 5 Inf 20 Inf 1 Inf



III) Méthode pour les trouver

Appliques les théorèmes :produit ,sommes de limites , théorème du "bras de fer "

Remplacer ,à l'aide de la calculatrice par des valeurs proches et de plus en plus proches.



IV) Approche infinitésimale

V) Typologie

Cas indéterminés : 0/0 ; inf/inf ; 0 * inf ; inf-inf

Résultats possibles: pas de limite ,zéro ,un nombre fini ; l'infini



VI) Test

Calculez les limites aux bornes du domaine de définition ,après recherche de celui-ci des fonctions suivantes:

sin(1/x) ;x*sin(1/x) ;x²*sin(1/x) ;

(x^3-4*x)/(x-2) ;(x-1)/(x²-1) ; (x²-4)/(x-2);(3x²-6x+3)/(2*x²-2) ;

(x*sin(1/x))/(ln(1+x)) ;(x*sinx)/(e^x-1);

ln (e^x+1)-x ;

X²+1/x-x^(2+1/x);

X*(10^10^x +1000)/(10^10^x-10);