Déterminer les limites des fonctions suivantes : 2/3 Limites de fonctions – Comportement asymptotique - Exercices Mathématiques terminale S obligatoire - Année scolaire 2019/2020
Limites de fonctions, ours,c classe de terminale S 1 Limites nies à l'in ni Soit f une fonction dé nie sur un intervalle [a;+1[ où a 2R Dé nition : Soit l un réel f admet pour limite l en +1(resp 1 ) si pour tout intervalle contenant l, il existe un réel x 0 tel que pour tous les réels x su-périeursà x
Chapitre 6 : Limites de fonctions Terminale S 3 SAES Guillaume Démonstration : Soit >0 Pour >0, 01 ???? Donc on peut rendre 1 ???? aussi proche de 0 que l’on veut à condition de prendre assez grand C’est-à-dire que lim ????→ 1 ???? =0
2 LIMITE INFINIE EN UN POINT Une fonction peut tendre vers +∞ en +∞ deplusieursfaçons C’estlecaspar exempledesfonctions x 7→x2, x 7→x et x 7→ √ x • x 7→x2 tend "rapidement" vers l’in-
Chapitre 02 Limites de fonctions Terminale S LIMITES DE FONCTIONS I- Limites à l’infini 1 Limites infinies Définition 1 Soit f une fonction définie sur un intervalle ]A;+∞[ On dit que f a pour limite +∞ quand x tend vers +∞ lorsque pour tout réel M, f(x) est dans l’intervalle ]M;+∞[ pour x assez grand On note lim x
Chapitre 5 Limites de fonctions I Limites Le cours sur les limites de fonctions est plus volumineux que le cours sur les limites de suites car pour une suite, on envisage uniquement le cas où l’entier n tend vers +∞ : lim n→+∞ u n Pour les fonctions, la variable x peut tendre vers +∞ ( lim x→+∞ f(x)) ou vers −∞ ( lim x
de la 1`ere S `a la TS Chapitre 2 : Limites et asymptotes I Exercices 1 Limites sans ind´etermination Calculer les limites des fonctions suivantes, et pr´eciser lorsque la courbe repr´esentative de f (not´ee (Cf)) admet une asymptote horizontale ou verticale 1 f(x) = x2 +2x− 3 en +∞ 2 f(x) = x3 −6x2 +1 en −∞ 3 f(x) = 1 (x+1
2) En déduire les limites de f lorsque x tend vers +∞ et lorsque x tend vers −∞ Exercice n°13 Déterminer, à l'aide des théorèmes de comparaison, les limites en +∞ et en −∞ de chacune des fonctions f suivantes (si elles existent): 1) 1cos x fx x + = 2) 2 sin 1 x x fx x = +; Exercice n°14 On veut trouver la limite en +∞ de
On note lim f et lim g les limites de f et de g , toutes les deux en a , en + ¥ ou en - ¥ On note par un point d’interrogation les cas où il n’y a pas de conclusion générale On dit qu’il s’agit de cas de formes indéterminées Ces cas nécessiteront une étude particulière chaque fois qu’ils se présenteront a Limite de k f
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Limites de fonctions
Table des matières
1 Limite finie ou infinie à l"infini2
1.1 Limite finie à l"infini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Limite infinie à l"infini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Limite infinie en un point3
3 Limites des fonctions élémentaires4
4 Opérations sur les limites4
4.1 Somme de fonctions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.2 Produit de fonctions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.3 Quotient de fonctions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.4 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
5 Limite d"une fonction composée6
6 Théorèmes de comparaison8
PAULMILAN1 TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
1 Limite finie ou infinie à l"infini
1.1 Limite finie à l"infini
Définition 1 :Dire qu"une fonctionf
a pour limite?en+∞, signifie que tout intervalle ouvert contenant?, contient toutes les valeurs def(x)pourxassez grand - c"est à dire pour lesxd"un in- tervalle]A;+∞[. On note alors : lim x→+∞f(x) =? A xOC fΔ La droiteΔd"équationy=?est diteasymptote horizontaleàCf Remarque :On définit de façon analogue limx→-∞f(x) =?. Exemple :Les fonctions de référence :x?→1 x,x?→1xnetx?→1⎷xont des limites nulles en+∞et-∞pour les deux premières. Leurs courbes admettent alors l"axe des abscisses comme asymptote horizontale.
1.2 Limite infinie à l"infini
Définition 2 :Dire qu"une fonction
fa pour limite+∞en+∞, signifie que tout intervalle]M;+∞|contient toutes les valeurs def(x)pourxassez grand - c"est à dire pour lesxd"un intervalle ]A;+∞[. On note alors : lim x→+∞f(x) = +∞ A]M Cf O Remarque :Cela implique que la fonctionfn"est pas majorée On définit de façon analogue limx→-∞f(x) = +∞. Ainsi que : limx→+∞f(x) =-∞et limx→-∞f(x) =-∞ Exemple :Les fonctions de référence :x?→x,x?→xnetx?→⎷ xont pour limite +∞en+∞. La fonction de référence :x?→xna pour limite+∞en-∞sinest pair et-∞en -∞sinest impair.
PAULMILAN2 TERMINALES
2. LIMITE INFINIE EN UN POINT
Une fonction peut tendre vers+∞en
+∞de plusieurs façons. C"est le cas par exemple des fonctionsx?→x2,x?→xet x?→⎷ x.
x?→x2tend "rapidement" vers l"in-
fini. La concavité est tournée vers le haut.
x?→xtend "moyennement" vers l"in-
fini. Pas de concavité.
x?→⎷xtend "lentement" vers l"in-
fini. La concavité est tournée vers le bas
Trois façons de
tendre vers+∞ ⎷x x x2 O
2 Limite infinie en un point
Définition 3 :Dire qu"une fonction
fa pour limite+∞ena, signifie que tout intervalle]M;+∞|contient toutes les valeurs def(x)pourxassez proche dea- c"est à dire pour lesxd"un inter- valle ouvert contenanta. On note alors : lim x→af(x) = +∞
La droiteΔd"équationx=aest dite
asymptote verticaleàCf a[]C fM O Remarque :on définit de façon analogue limx→af(x) =-∞
On peut aussi définir la limite à gauche
ou à droite dex=alorsque la limite en x=an"existe pas. On notera alors : limite à gauche : lim x→ax
af(x) Exemple :La fonctionx?→1
x2a pour limite+∞en 0. La fonctionx?→1 xn"admet pas de limite en 0, mais admetune limite à gauche (-∞)et à droite (+∞) de 0. 1 x2 1 xO limite à droite
Limite
à gauche
PAULMILAN3 TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
3 Limites des fonctions élémentaires
Limites en l"infini
f(x)xn1 xn ⎷x1⎷x limx→+∞f(x)+∞0+∞0 limx→-∞f(x)+∞sinpair -∞sinimpair0non défininon défini Limites en 0
f(x)1 xn 1⎷x
limx→0x>0f(x)+∞+∞ limx→0x<0f(x)+∞sinpair -∞sinimpairnon défini 4 Opérations sur les limites
4.1 Somme de fonctions
Sifa pour limite???+∞-∞+∞
Siga pour limite??+∞-∞+∞-∞-∞ alorsf+ga pour limite?+??+∞-∞+∞-∞F. Ind. Exemples :
1) Limite en+∞de la fonctionfdéfinie surR?par :f(x) =x+3+1
x lim x→+∞x+3= +∞ lim x→+∞1 x=0????? Par somme
lim x→+∞f(x) = +∞ 2) Limite en+∞et-∞de la fonctionfdéfinie surRpar :f(x) =x2+x
lim x→+∞x2= +∞ lim x→+∞x= +∞??? Par somme
lim x→+∞f(x) = +∞ lim x→-∞x2= +∞ lim x→-∞x=-∞??? Par somme, on ne peut conclure
Forme indéterminée :+∞-∞
4.2 Produit de fonctions
Sifa pour limite???=00∞
Siga pour limite??∞∞∞
alorsf×ga pour limite?×??∞*F. ind.∞* *Appliquer la règle des signes PAULMILAN4 TERMINALES
4. OPÉRATIONS SUR LES LIMITES
Exemples :
1) Limite en-∞de la fonction précédente :f(x) =x2+x
Pour lever la forme indéterminée, on change la forme def(x). f(x) =x2+x=x2? 1+1 x? On a alors avec le produit :
lim x→-∞x2= +∞ lim x→-∞1+1 x=1????? Par produit
lim x→-∞f(x) = +∞ 2) Limite en+∞de la fonction définie surR+par :f(x) =x-⎷
x On ne peut résoudre par la somme car c"est une forme indéterminée,on chan- ge alors la forme def(x) f(x) =x-⎷ x=x? 1-1⎷x?
lim x→+∞x= +∞ lim x→+∞1-1 ⎷x=1????? Par produit
lim x→+∞f(x) = +∞ 3) Limite à droite de 0 de la fonction définie surR?par :f(x) =1
xsinx lim x→0x>01 x= +∞ lim Par produit, on ne peut conclure
Forme indéterminée0×∞
4.3 Quotient de fonctions
Sifa pour limite???=00?∞∞
Siga pour limite???=00(1)0∞??(1)∞
alorsfga pour limite ??∞*F. ind.0∞*F. ind. *Appliquer la règle des signes (1) doit avoir un signe constant Exemples :
1) Limite en-2 de la fonction définie surR-{-2}par :f(x) =2x-1
x+2 On a le tableau de signes dex+2 :
x x+2 -∞-2+∞ 0+ PAULMILAN5 TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
limx→-22x-1=-5 lim x→-2x>-2x+2=0+ lim lim x→-2x>-2f(x) =-∞ lim x→-2x<-2f(x) = +∞ On en déduit alors une asymptote verticale d"équationx=-2. 2) Limite en+∞de la fonctionfdéfinie par :f(x) =2x+1
3x+2 Comme le numérateur et le dénominateur tendent vers l"infini en+∞, nous avons une forme indéterminée :∞ ∞. Il faut donc changer la forme def(x). f(x) =2x+1 3x+2=x?
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Terminale S - Limites de fonctions - Exercices