Vidéo 2 : Branches infinies et asymptotes · 4 min 10 s · sous-titres en français
Le cours écrit
Une branche infinie est la partie de la courbe qui part vers l'infini, quand x ou f(x) devient très grand en valeur absolue. Étudier une branche infinie, c'est dire à quoi elle ressemble de loin.
2.1 Asymptotes parallèles aux axes (rappels)
Si x→alimf(x)=±∞ (à gauche ou à droite de a), la droite d'équation x=a est asymptote verticale à Cf.
Si x→±∞limf(x)=b (réel), la droite d'équation y=b est asymptote horizontale à Cf en ±∞.
2.2 Asymptote oblique
Définition. La droite Δ d'équation y=ax+b, avec a=0, est asymptote oblique à Cf en +∞ si
limx→+∞[f(x)−(ax+b)]=0.
La définition est la même en −∞. Géométriquement, l'écart vertical entre la courbe et la droite tend vers 0.
Position relative. On étudie le signe de f(x)−(ax+b) :
s'il est positif, Cf est au-dessus de Δ ;
s'il est négatif, Cf est au-dessous de Δ.
Exemple 6. Soit f(x)=x−1x2+x−1 sur R∖{1}.
Écriture utile. Par division euclidienne, x2+x−1=(x−1)(x+2)+1, donc
f(x)=x+2+x−11.Asymptote verticale. Quand x→1, le numérateur tend vers 1 et le dénominateur vers 0 : x→1+limf(x)=+∞ et x→1−limf(x)=−∞. La droite x=1 est asymptote verticale.
Asymptote oblique.f(x)−(x+2)=x−11 tend vers 0 en +∞ et en −∞. La droite Δ:y=x+2 est asymptote oblique en +∞ et en −∞.
Position.x−11>0 pour x>1 : la courbe est au-dessus de Δ. Pour x<1, c'est l'inverse : la courbe est au-dessous.
2.3 Méthode générale pour une branche infinie
On suppose x→+∞limf(x)=±∞. La méthode est la même en −∞.
Étape 1. On calcule x→+∞limxf(x).
Résultat de l'étape 1
Conclusion
±∞
branche parabolique de direction l'axe (Oy)
0
branche parabolique de direction l'axe (Ox)
un réel a=0
passer à l'étape 2
Étape 2. On calcule x→+∞lim[f(x)−ax].
Résultat de l'étape 2
Conclusion
un réel b
la droite y=ax+b est asymptote oblique
±∞
branche parabolique de direction la droite y=ax
Exemple 7. Pour f(x)=x en +∞ : xx=x1→0. Branche parabolique de direction (Ox) : la courbe monte, mais de moins en moins vite.
Exemple 8. Pour f(x)=x+x en +∞ : xf(x)=1+x1→1, puis f(x)−x=x→+∞. Branche parabolique de direction la droite y=x.
Exemple 9. Soit f(x)=x2+2x, définie pour x≤−2 ou x≥0.
En +∞. Pour x>0, x2+2x=x1+x2, donc xf(x)=1+x2→1. Puis, avec l'expression conjuguée :
f(x)−x=x2+2x+x2x=1+x2+12→1.
La droite y=x+1 est asymptote oblique en +∞.
En −∞. Attention : pour x<0, x2=∣x∣=−x, donc x2+2x=−x1+x2. Alors xf(x)=−1+x2→−1. Puis :
f(x)+x=x2+2x−x2x=−x(1+x2+1)2x=1+x2+1−2→−1.
La droite y=−x−1 est asymptote oblique en −∞.
Piège classique. En −∞, on écrit x2=−x et non x. Beaucoup d'erreurs au bac viennent de là.