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Maths (Spé) — Analyse

Limites et continuité

Limites de fonctions, asymptotes, formes indéterminées, continuité et TVI

Résumé synthétiqueFiche en 4 sectionsQuiz de 15 questionsGratuit, sans pub

Résumé

Étudier une limite, c'est décrire ce que devient une fonction quand $x$ file vers $+\infty$, vers $-\infty$, ou s'approche d'une valeur interdite. La fonction peut se stabiliser sur une valeur $L$ (limite finie) ou exploser vers $\pm\infty$ (limite infinie). Pour un polynôme, seul compte le terme de plus haut degré ; pour une fraction rationnelle, on compare les degrés du haut et du bas. Le vrai obstacle, ce sont les formes indéterminées ($\dfrac{\infty}{\infty}$, $\infty - \infty$, $0 \times \infty$, $\dfrac{0}{0}$) : on les lève en factorisant, en simplifiant, en conjuguant ou grâce aux croissances comparées — la hiérarchie $e^x \gg x^n \gg \ln x$ qui dit qui l'emporte. Tout ce comportement se lit graphiquement sur les asymptotes (horizontale, verticale, oblique). Enfin, une fonction continue se trace « sans lever le crayon » : c'est la clé du théorème des valeurs intermédiaires, qui garantit l'existence d'une solution à $f(x) = k$, et de son corollaire, qui en assure l'unicité quand $f$ est strictement monotone.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Limites et continuité, extraits du quiz de révision.

Que vaut $\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{1}{x}$ ?
Réponse :
$0$
Quand $x$ devient très grand, $\dfrac{1}{x}$ devient très petit et tend vers $0$ : $\dfrac{1}{1000} = 0{,}001$. Graphiquement, la courbe de $\dfrac{1}{x}$ admet l'asymptote horizontale $y = 0$ (l'axe des abscisses).
La forme $\dfrac{\infty}{\infty}$ est :
Réponse :
Indéterminée
$\dfrac{\infty}{\infty}$ est une forme indéterminée. On ne peut pas conclure $1$ : par exemple $\dfrac{x^2}{x} \to +\infty$, $\dfrac{x}{x^2} \to 0$ et $\dfrac{3x}{x} \to 3$. Trois résultats différents : il faut factoriser par le terme dominant.
Le TVI exige seulement que $f$ soit :
Réponse :
Continue
Le théorème des valeurs intermédiaires ne demande que la continuité de $f$ sur $[a\,;b]$. La dérivabilité n'est pas nécessaire. La stricte monotonie n'intervient que dans le corollaire (unicité de la solution).
Que vaut $\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{e^x}{x^n}$ (avec $n \geq 1$) ?
Réponse :
$+\infty$
Par croissances comparées, l'exponentielle l'emporte sur tout polynôme : $\dfrac{e^x}{x^n} \to +\infty$, quel que soit $n$. Inversement $\dfrac{x^n}{e^x} \to 0$. Hiérarchie : $e^x \gg x^n \gg \ln x$.