Vidéo 4 : Opérations sur les limites · 3 min 56 s · sous-titres en français
Le cours écrit
Les théorèmes de cette leçon sont admis. Ils sont valables quand x tend vers un réel a, vers a à gauche ou à droite, vers +∞ ou vers −∞ : on note simplement « lim ». Les lettres ℓ et ℓ′ désignent des nombres réels.
4.1 Limite d'une somme
limf
ℓ
ℓ
ℓ
+∞
−∞
+∞
limg
ℓ′
+∞
−∞
+∞
−∞
−∞
lim(f+g)
ℓ+ℓ′
+∞
−∞
+∞
−∞
forme indéterminée
Exemple 11.x→+∞lim(x2+3x)=+∞, car x2 et 3x tendent tous les deux vers +∞.
x→−∞lim(x3+x1)=−∞, car x3 tend vers −∞ et x1 tend vers 0.
4.2 Limite d'un produit
limf
ℓ
ℓ=0
±∞
0
limg
ℓ′
±∞
±∞
±∞
lim(f×g)
ℓ×ℓ′
±∞
±∞
forme indéterminée
Quand le résultat est infini, son signe se trouve par la règle des signes d'un produit. Par exemple, si limf=−3 et limg=+∞, alors lim(f×g)=−∞.
Exemple 12.x→+∞lim(2−x1)(x2+1)=+∞, car le premier facteur tend vers 2 et le second vers +∞.
4.3 Limite d'un quotient
On écrit « 0+ » pour une fonction qui tend vers 0en restant positive, et « 0− » pour une fonction qui tend vers 0 en restant négative.
limf
ℓ
ℓ
±∞
ℓ=0 ou ±∞
±∞
0
limg
ℓ′=0
±∞
ℓ′=0
0+ ou 0−
±∞
0
limgf
ℓ′ℓ
0
±∞
±∞
forme indéterminée
forme indéterminée
Là encore, le signe d'un résultat infini se trouve par la règle des signes. Quand le dénominateur tend vers 0, on étudie son signe près du point, souvent avec un tableau de signes.
Exemple 13. Calculer les limites de f(x)=x−12x+1 à gauche et à droite en 1.
Le numérateur tend vers 3. Le dénominateur x−1 tend vers 0 : il est positif pour x>1 et négatif pour x<1. Donc x→1+limx−12x+1=+∞ (« 0+3 ») et x→1−limx−12x+1=−∞ (« 0−3 »).
La droite d'équation x=1 est asymptote verticale à Cf.
Exemple 14. Calculer x→2+limx2−4x+3 et x→2−limx2−4x+3.
Le numérateur tend vers 5. On a x2−4=(x−2)(x+2) ; près de 2, x+2 est positif, donc x2−4 a le signe de x−2. Ainsi x→2+limx2−4x+3=+∞ et x→2−limx2−4x+3=−∞.
4.4 Les quatre formes indéterminées
Dans quatre situations, les théorèmes ne permettent pas de conclure :
∞−∞0×∞∞∞00
(« ∞−∞ » désigne une somme dont un terme tend vers +∞ et l'autre vers −∞.)
Pourquoi « indéterminée » ? Parce que, selon la fonction, le résultat change. En +∞, les trois fonctions suivantes sont toutes de la forme ∞−∞ :
x2−x→+∞,x−x2→−∞,(x+1)−x=1→1.
« Indéterminée » ne veut pas dire que la limite n'existe pas : cela veut dire qu'il faut transformer l'écriture de la fonction. C'est l'objet de la leçon 5.
4.5 Limite de la racine carrée d'une fonction
Théorème (admis). Soit u une fonction positive au voisinage du point considéré.
Si limu=ℓ, avec ℓ≥0, alors limu=ℓ.
Si limu=+∞, alors limu=+∞.
Exemple 15.x→+∞lim4+x1=4=2, car 4+x1 tend vers 4.