QCM : Formes indéterminées

[enonce]
Ce QCM porte sur la levée des formes indéterminées : « $\infty - \infty$ », « $\dfrac{\infty}{\infty}$ », « $\dfrac{0}{0} $ ». Il faut factoriser ou simplifier avant de conclure. Choisir la bonne réponse parmi les 4 propositions.
[/enonce]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \left(3x^{2} - 5x + 1\right)$ vaut :
[qcm]
[option correct="true"]$+\infty$[/option]
[option]$-\infty$[/option]
[option]$0$[/option]
[option]forme indéterminée sans solution[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
On a une forme indéterminée « $\infty - \infty$ ». On factorise par $x^{2}$ (terme de plus haut degré) :
$3x^{2} - 5x + 1 = x^{2}\left(3 - \dfrac{5}{x} + \dfrac{1}{x^{2}}\right)$.
Quand $x \to +\infty$, $x^{2} \to +\infty$ et la parenthèse tend vers $3 > 0$, donc le produit tend vers $+\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$-\infty$"]Non.
Le coefficient du terme de plus haut degré est $+3 > 0$ et $x^{2} \to +\infty$ : le produit $3x^{2}$ l'emporte et donne $+\infty$, pas $-\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
Une forme indéterminée $\infty - \infty$ ne donne pas automatiquement $0$ : il faut comparer les ordres de grandeur. Ici $3x^{2}$ croît bien plus vite que $5x$.[/reponse]
[reponse motif="forme indéterminée sans solution"]Non.
La forme est bien indéterminée au départ, mais on peut la lever par factorisation. Une forme indéterminée admet toujours une limite (qu'il faut juste savoir trouver).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Pour un polynôme en $\pm\infty$, la limite est celle du terme de plus haut degré. Factoriser par $x^{2}$ pour le voir clairement.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{2x^{2} + 1}{3x^{2} - x}$ vaut :
[qcm]
[option]$0$[/option]
[option correct="true"]$\dfrac{2}{3}$[/option]
[option]$+\infty$[/option]
[option]$-1$[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
Forme indéterminée $\dfrac{\infty}{\infty}$. On factorise par $x^{2}$ haut et bas :
$\dfrac{2x^{2} + 1}{3x^{2} - x} = \dfrac{x^{2}\left(2 + \dfrac{1}{x^{2}}\right)}{x^{2}\left(3 - \dfrac{1}{x}\right)} = \dfrac{2 + \dfrac{1}{x^{2}}}{3 - \dfrac{1}{x}}$.
Quand $x \to +\infty$, $\dfrac{1}{x^{2}} \to 0$ et $\dfrac{1}{x} \to 0$, donc la limite vaut $\dfrac{2}{3}$.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
Les deux termes dominants sont en $x^{2}$ : ils se compensent au lieu de s'annuler. La limite n'est pas nulle.[/reponse]
[reponse motif="$+\infty$"]Non.
Les degrés du numérateur et du dénominateur sont égaux ($2$ et $2$). Le rapport ne diverge pas, il tend vers le quotient des coefficients dominants.[/reponse]
[reponse motif="$-1$"]Non.
$-1$ ressemblerait au rapport $\dfrac{1}{-1}$ des termes constants ou de petit degré. Or en $+\infty$, ce sont les termes dominants qui imposent la limite, pas les termes constants.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Pour une fonction rationnelle dont les degrés sont égaux, la limite en l'infini est le rapport des coefficients dominants.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{x + 1}{x^{2}}$ vaut :
[qcm]
[option correct="true"]$0$[/option]
[option]$1$[/option]
[option]$+\infty$[/option]
[option]forme indéterminée sans solution[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
Forme indéterminée $\dfrac{\infty}{\infty}$. On peut séparer ou factoriser :
$\dfrac{x + 1}{x^{2}} = \dfrac{x}{x^{2}} + \dfrac{1}{x^{2}} = \dfrac{1}{x} + \dfrac{1}{x^{2}}$.
Quand $x \to +\infty$, $\dfrac{1}{x} \to 0$ et $\dfrac{1}{x^{2}} \to 0$, donc la somme tend vers $0$.[/reponse]
[reponse motif="$1$"]Non.
$1$ apparaît si l'on simplifie à tort « $\dfrac{x}{x^{2}}$ en $1$ ». Or $\dfrac{x}{x^{2}} = \dfrac{1}{x}$, qui tend vers $0$ et non vers $1$.[/reponse]
[reponse motif="$+\infty$"]Non.
Le degré du dénominateur ($2$) est strictement supérieur à celui du numérateur ($1$) : le dénominateur l'emporte et la fraction tend vers $0$, pas vers l'infini.[/reponse]
[reponse motif="forme indéterminée sans solution"]Non.
La forme est indéterminée au départ, mais après factorisation ou simplification, la limite existe et se calcule sans difficulté.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Quand le degré du dénominateur est strictement supérieur à celui du numérateur, la fraction tend vers $0$ en $\pm\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to -\infty} \left(x^{3} + x^{2}\right)$ vaut :
[qcm]
[option]$+\infty$[/option]
[option correct="true"]$-\infty$[/option]
[option]$0$[/option]
[option]forme indéterminée sans solution[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
Forme indéterminée « $-\infty + \infty$ » (car $x^{3} \to -\infty$ mais $x^{2} \to +\infty$). On factorise par $x^{3}$ :
$x^{3} + x^{2} = x^{3}\left(1 + \dfrac{1}{x}\right)$.
Quand $x \to -\infty$, $x^{3} \to -\infty$ et $1 + \dfrac{1}{x} \to 1 > 0$, donc le produit tend vers $-\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$+\infty$"]Non.
Erreur de signe. Le terme dominant est $x^{3}$ (degré le plus élevé), et $x^{3} \to -\infty$ quand $x \to -\infty$ (puissance impaire).[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
Les deux termes ne se compensent pas exactement : le terme cubique l'emporte largement sur le terme carré pour $x$ très grand en valeur absolue.[/reponse]
[reponse motif="forme indéterminée sans solution"]Non.
La forme initiale est bien indéterminée, mais la factorisation par le terme dominant la lève. La limite existe.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
La limite d'un polynôme en $\pm\infty$ est celle de son terme de plus haut degré. Étudier le signe de $x^{3}$ en $-\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{3x^{3} - 2}{x^{2} + 5}$ vaut :
[qcm]
[option]$3$[/option]
[option]$0$[/option]
[option correct="true"]$+\infty$[/option]
[option]$-\infty$[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Forme indéterminée $\dfrac{\infty}{\infty}$. On factorise par le terme dominant haut et bas :
$\dfrac{3x^{3} - 2}{x^{2} + 5} = \dfrac{x^{3}\left(3 - \dfrac{2}{x^{3}}\right)}{x^{2}\left(1 + \dfrac{5}{x^{2}}\right)} = x \times \dfrac{3 - \dfrac{2}{x^{3}}}{1 + \dfrac{5}{x^{2}}}$.
Quand $x \to +\infty$, $x \to +\infty$ et la fraction tend vers $\dfrac{3}{1} = 3 > 0$, donc le produit tend vers $+\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$3$"]Non.
$3$ est le rapport des coefficients dominants : c'est la limite seulement quand les degrés sont égaux. Ici le numérateur est de degré $3$ et le dénominateur de degré $2$ : le numérateur l'emporte.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
$0$ apparaît quand le degré du dénominateur est plus grand que celui du numérateur. Ici c'est l'inverse : le numérateur est de degré supérieur, donc la fraction diverge.[/reponse]
[reponse motif="$-\infty$"]Non.
Erreur de signe. Le coefficient dominant du numérateur est $+3$ et $x^{3} \to +\infty$ en $+\infty$. Le quotient est positif et diverge.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Quand le degré du numérateur est strictement supérieur à celui du dénominateur, la fraction tend vers $\pm\infty$ selon le signe du coefficient dominant.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to 2} \dfrac{x^{2} - 4}{x - 2}$ vaut :
[qcm]
[option]$0$[/option]
[option]forme indéterminée sans solution[/option]
[option correct="true"]$4$[/option]
[option]$2$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Forme indéterminée $\dfrac{0}{0}$. On factorise le numérateur :
$x^{2} - 4 = (x - 2)(x + 2)$.
Donc pour $x \neq 2$ : $\dfrac{x^{2} - 4}{x - 2} = \dfrac{(x - 2)(x + 2)}{x - 2} = x + 2$.
Quand $x \to 2$, $x + 2 \to 4$.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
La forme est $\dfrac{0}{0}$, pas $\dfrac{0}{...}$ : on ne peut pas conclure $0$ directement. Il faut lever l'indétermination par factorisation.[/reponse]
[reponse motif="forme indéterminée sans solution"]Non.
La forme est indéterminée au départ, mais la factorisation $x^{2} - 4 = (x - 2)(x + 2)$ permet de simplifier par $x - 2$ et de conclure.[/reponse]
[reponse motif="$2$"]Non.
$2$ correspond peut-être à la valeur $x \to 2$ recopiée à tort. Après simplification, la fonction devient $x + 2$ et tend vers $4$, pas vers $2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Forme indéterminée $\dfrac{0}{0}$ : factoriser le numérateur, simplifier par le facteur commun $x - 2$, puis substituer.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

QCM : Limites usuelles de fonctions

[enonce]
Ce QCM porte sur les limites usuelles des fonctions de référence en l'infini ainsi que sur les opérations simples. Choisir la bonne réponse parmi les 4 propositions.
[/enonce]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{1}{x^2}$ vaut :
[qcm]
[option]$+\infty$[/option]
[option]$1$[/option]
[option correct="true"]$0$[/option]
[option]$-\infty$[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
Quand $x$ devient très grand, $x^2$ devient très grand aussi, donc son inverse $\dfrac{1}{x^2}$ devient très petit et tend vers $0$.
$\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{1}{x^2} = 0$.[/reponse]
[reponse motif="$+\infty$"]Non.
C'est $x^2$ qui tend vers $+\infty$, pas son inverse. Quand on divise $1$ par un nombre de plus en plus grand, le résultat devient de plus en plus petit.[/reponse]
[reponse motif="$1$"]Non.
$\dfrac{1}{x^2}$ ne reste pas constant : sa valeur dépend de $x$. Pour $x = 10$, $\dfrac{1}{x^2} = 0{,}01$ et cela diminue encore.[/reponse]
[reponse motif="$-\infty$"]Non.
Pour tout $x \neq 0$, $x^2 > 0$ donc $\dfrac{1}{x^2} > 0$. La limite ne peut pas être négative.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Quand $x \to +\infty$, $\dfrac{1}{x^n}$ tend vers $0$ pour tout entier $n \geqslant 1$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to -\infty} x^3$ vaut :
[qcm]
[option]$+\infty$[/option]
[option correct="true"]$-\infty$[/option]
[option]$0$[/option]
[option]$-3$[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
L'exposant $3$ est impair : le signe est conservé. Comme $x \to -\infty$, $x^3 \to -\infty$.
$\lim\limits_{x \to -\infty} x^3 = -\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$+\infty$"]Non.
Attention au signe. Pour une puissance d'exposant impair, le signe est conservé. Tester avec $x = -10$ : $(-10)^3 = -1000$.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
$x^3$ ne tend pas vers $0$ quand $x$ s'éloigne de $0$ : au contraire, sa valeur absolue grandit. Tester avec $x = -100$.[/reponse]
[reponse motif="$-3$"]Non.
$-3$ est l'exposant, pas la limite. Le résultat dépend de $x$ et n'est pas constant.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Pour $x^n$ en $-\infty$ : si $n$ est impair, la limite vaut $-\infty$ ; si $n$ est pair, elle vaut $+\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \sqrt{x}$ vaut :
[qcm]
[option]$0$[/option]
[option]$1$[/option]
[option correct="true"]$+\infty$[/option]
[option]n'existe pas[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
La fonction racine carrée est définie sur $[0\,;\,+\infty[$ et croît sans borne. Pour $x = 10\,000$, $\sqrt{x} = 100$ ; pour $x = 10^6$, $\sqrt{x} = 1000$. Elle tend bien vers $+\infty$.
$\lim\limits_{x \to +\infty} \sqrt{x} = +\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
$\sqrt{x}$ croît avec $x$ : c'est une fonction strictement croissante sur $[0\,;\,+\infty[$. Elle ne peut donc pas tendre vers $0$ quand $x \to +\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$1$"]Non.
$\sqrt{1} = 1$, mais c'est une valeur particulière, pas la limite. Pour $x$ très grand, $\sqrt{x}$ est très grand aussi.[/reponse]
[reponse motif="n'existe pas"]Non.
La limite existe et est bien définie. Confondre « limite infinie » avec « pas de limite » est une erreur classique.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$\sqrt{x}$ croît indéfiniment quand $x \to +\infty$, même si plus lentement que $x$ ou $x^2$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \left(3 + \dfrac{2}{x}\right)$ vaut :
[qcm]
[option]$5$[/option]
[option]$+\infty$[/option]
[option correct="true"]$3$[/option]
[option]$0$[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Quand $x \to +\infty$, $\dfrac{2}{x} \to 0$. Par somme :
$\lim\limits_{x \to +\infty} \left(3 + \dfrac{2}{x}\right) = 3 + 0 = 3$.[/reponse]
[reponse motif="$5$"]Non.
$3 + 2 = 5$, mais on ajoute $\dfrac{2}{x}$ et non $2$. Pour $x$ grand, $\dfrac{2}{x}$ est minuscule, pas égal à $2$.[/reponse]
[reponse motif="$+\infty$"]Non.
$\dfrac{2}{x}$ ne tend pas vers l'infini : c'est l'inverse, il devient de plus en plus petit. La somme tend donc vers $3$.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
La constante $3$ ne disparaît pas dans la limite. La somme tend vers $3 + 0$, pas vers $0$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Quand $x \to +\infty$, $\dfrac{2}{x} \to 0$. Il reste alors la constante $3$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \text{e}^{x}$ vaut :
[qcm]
[option correct="true"]$+\infty$[/option]
[option]$\text{e}$[/option]
[option]$1$[/option]
[option]$0$[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
La fonction exponentielle est strictement croissante sur $\mathbb{R}$ et croît sans borne en $+\infty$.
$\lim\limits_{x \to +\infty} \text{e}^{x} = +\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$\text{e}$"]Non.
$\text{e} = \text{e}^{1}$ est une valeur particulière, pas la limite. Pour $x$ grand, $\text{e}^{x}$ devient gigantesque (par exemple $\text{e}^{10} \approx 22\,026$).[/reponse]
[reponse motif="$1$"]Non.
$\text{e}^{0} = 1$ est la valeur en $x = 0$. Pour $x \to +\infty$, $\text{e}^{x}$ explose.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
C'est la limite en $-\infty$ qui vaut $0$, pas en $+\infty$. En $+\infty$, l'exponentielle l'emporte sur tout.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
La fonction exponentielle tend vers $+\infty$ en $+\infty$ et vers $0$ en $-\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$\lim\limits_{x \to +\infty} \left(x^2 - 7\right)$ vaut :
[qcm]
[option]$-7$[/option]
[option]$0$[/option]
[option]$-\infty$[/option]
[option correct="true"]$+\infty$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Quand $x \to +\infty$, $x^2 \to +\infty$. Par somme avec la constante $-7$ :
$\lim\limits_{x \to +\infty} (x^2 - 7) = +\infty - 7 = +\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$-7$"]Non.
$-7$ est la valeur en $x = 0$. Quand $x$ grandit, $x^2$ écrase la constante : la somme tend vers $+\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
Une différence entre une quantité qui tend vers $+\infty$ et une constante n'est pas une forme indéterminée : la limite vaut $+\infty$.[/reponse]
[reponse motif="$-\infty$"]Non.
Le terme $x^2$ est positif et tend vers $+\infty$. Soustraire la constante $7$ ne peut pas inverser le signe de la limite.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$x^2 \to +\infty$ et $-7$ est une constante : par somme, la limite vaut $+\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

Vrai/Faux : Limites de fonctions (4)

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\left]0~;~+\infty\right[$ par $f(x) = \dfrac{x-\sqrt{x}}{x+\sqrt{x}}$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 1$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On factorise $x$ au numérateur et au dénominateur :

$\lim_{x \to +\infty} \dfrac{x - \sqrt{x}}{x + \sqrt{x}} = \lim_{x \to +\infty} \dfrac{x\!\left(1 - \tfrac{1}{\sqrt{x}}\right)}{x\!\left(1 + \tfrac{1}{\sqrt{x}}\right)} = \lim_{x \to +\infty} \dfrac{1 - \tfrac{1}{\sqrt{x}}}{1 + \tfrac{1}{\sqrt{x}}} = \dfrac{1}{1} = 1$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Attention, avant de conclure face à $\dfrac{+\infty}{+\infty}$, il faut factoriser par $x$ pour simplifier.
En divisant par $x$ : $\dfrac{x-\sqrt{x}}{x+\sqrt{x}} = \dfrac{1-\tfrac{1}{\sqrt{x}}}{1+\tfrac{1}{\sqrt{x}}} \to \dfrac{1}{1} = 1$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
En factorisant par $x$, les termes $\dfrac{1}{\sqrt{x}}$ tendent vers $0$ et le rapport tend vers $1$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = \sqrt{x^2+1} - x$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 0$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On multiplie par l'expression conjuguée $\sqrt{x^2+1}+x$ :

$f(x) = \dfrac{(\sqrt{x^2+1}-x)(\sqrt{x^2+1}+x)}{\sqrt{x^2+1}+x} = \dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}+x} \to 0$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
La forme $+\infty - +\infty$ est indéterminée : il faut multiplier par l'expression conjuguée pour lever l'indétermination.
$\sqrt{x^2+1}-x = \dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}+x} \to 0$ quand $x \to +\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
Multiplication par l'expression conjuguée : $f(x) = \dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}+x} \to 0$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = \dfrac{1}{x(\cos x + 2)}$.

Affirmation : La fonction $f$ n'admet pas de limite quand $x \to +\infty$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Pour $x > 0$, $-1 \leqslant \cos x \leqslant 1$ donc $1 \leqslant \cos x + 2 \leqslant 3$, d'où :

$\dfrac{1}{3x} \leqslant \dfrac{1}{x(\cos x+2)} \leqslant \dfrac{1}{x}$

Par le théorème des gendarmes : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 0$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Le $\cos x$ oscille, mais le facteur $\cos x + 2$ reste compris entre $1$ et $3$. On peut donc encadrer $f$ et appliquer le théorème des gendarmes.
$\dfrac{1}{3x} \leqslant f(x) \leqslant \dfrac{1}{x} \to 0$, donc $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 0$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
Le théorème des gendarmes donne $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 0$ car $\cos x + 2 \in [1, 3]$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = x\sin x$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$\sin x$ oscille indéfiniment entre $-1$ et $1$.
$f$ n'admet pas de limite quand $x \to +\infty$ : elle prend des valeurs arbitrairement grandes et des valeurs arbitrairement petites (négatives).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Il ne faut pas oublier que $\sin x$ peut être négatif : pour $x = \dfrac{3\pi}{2} + 2k\pi$, $\sin x = -1$ et donc $x\sin x$ est très négatif.
$x\sin x$ n'a pas de limite en $+\infty$ car $\sin x$ oscille entre $-1$ et $1$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
$x\sin x$ n'admet pas de limite en $+\infty$ : elle oscille entre des valeurs très grandes et très négatives.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = x^2(\sin x + 5)$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = +\infty$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Pour tout $x$ : $\sin x \geqslant -1$, donc $\sin x + 5 \geqslant 4$, d'où $x^2(\sin x+5) \geqslant 4x^2$.
Comme $\lim\limits_{x \to -\infty} 4x^2 = +\infty$, par comparaison : $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = +\infty$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Le piège ici est de penser que $\sin x$ empêche de conclure. Or le coefficient $+5$ garantit que $\sin x + 5 \geqslant 4 > 0$ en permanence.
$f(x) \geqslant 4x^2 \to +\infty$ : on conclut par comparaison.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
$\sin x + 5 \geqslant 4 > 0$ pour tout $x$, donc $f(x) \geqslant 4x^2 \to +\infty$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = x + \sin x$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = -\infty$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$\sin x \leqslant 1$ pour tout $x$, donc $x + \sin x \leqslant x + 1$.
Comme $\lim\limits_{x \to -\infty}(x+1) = -\infty$, par comparaison : $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = -\infty$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Rappel : $\sin x$ est borné entre $-1$ et $1$. Il ne peut pas contrebalancer la divergence de $x$ vers $-\infty$.
$f(x) \leqslant x+1 \to -\infty$, donc par comparaison $f(x) \to -\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
$f(x) \leqslant x + 1 \to -\infty$ : le terme $\sin x$ (borné) ne peut pas compenser $x \to -\infty$.
[/solution]
[/etape]

Vrai/Faux : Limites de fonctions (1)

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}\setminus\{0\}$ par $f(x) = 2x + 2 - \dfrac{1}{x}$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 2$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{1}{x} = 0$ et $\lim\limits_{x \to +\infty} 2x = +\infty$.
Par somme : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de négliger le terme $2x$ et de se concentrer sur la constante $2$.
Le terme $2x$ domine : $\lim\limits_{x \to +\infty} 2x = +\infty$, donc $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
Le terme dominant est $2x$ qui tend vers $+\infty$, donc $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$, pas $2$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}\setminus\{0\}$ par $f(x) = \dfrac{x^2+1}{x}$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 0$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !

$\lim_{x \to +\infty} f(x) = \lim_{x \to +\infty} \dfrac{x^2}{x} = \lim_{x \to +\infty} x = +\infty$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Attention, le terme dominant au numérateur est $x^2$, pas le $+1$.
$\dfrac{x^2+1}{x} \sim \dfrac{x^2}{x} = x$ quand $x \to +\infty$, donc la limite est $+\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
$\dfrac{x^2+1}{x} \sim x \to +\infty$ : le terme dominant $x^2$ l'emporte sur le dénominateur $x$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = x^2 + 3x + 4$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = +\infty$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le terme dominant est $x^2$ : $\lim\limits_{x \to -\infty} x^2 = +\infty$.
Donc $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = +\infty$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Il ne faut pas confondre $(-\infty)^2$ avec $-\infty$ : un carré est toujours positif, donc $\lim\limits_{x \to -\infty} x^2 = +\infty$.
$f(x) \sim x^2$ quand $x \to -\infty$, et $\lim\limits_{x \to -\infty} x^2 = +\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
Le terme dominant $x^2$ est toujours positif, donc $f(x) \to +\infty$ même quand $x \to -\infty$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{8x+9}{x} = 8$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !

$\lim_{x \to +\infty} \dfrac{8x+9}{x} = \lim_{x \to +\infty} \dfrac{8x}{x} = 8$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Le piège ici est de croire que le terme $+9$ modifie la limite ; en réalité $\dfrac{9}{x} \to 0$.
$\dfrac{8x+9}{x} = 8 + \dfrac{9}{x} \xrightarrow[x\to+\infty]{} 8$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
On décompose : $\dfrac{8x+9}{x} = 8 + \dfrac{9}{x} \to 8$ car $\dfrac{9}{x} \to 0$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $\lim\limits_{x \to -\infty} \left(2 + \dfrac{1}{x} - \dfrac{1}{x^2}\right) = -\infty$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$\lim\limits_{x \to -\infty} \dfrac{1}{x} = 0$ et $\lim\limits_{x \to -\infty} \dfrac{1}{x^2} = 0$.
Par somme : $\lim\limits_{x \to -\infty}\!\left(2+\dfrac{1}{x}-\dfrac{1}{x^2}\right) = 2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Rappel : $\dfrac{1}{x} \to 0$ quand $x \to -\infty$ (et non pas $-\infty$). De même $\dfrac{1}{x^2} \to 0$.
Les termes $\dfrac{1}{x}$ et $\dfrac{1}{x^2}$ deviennent négligeables, donc la limite vaut $2$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
$\dfrac{1}{x}$ et $\dfrac{1}{x^2}$ tendent tous deux vers $0$, donc l'expression tend vers $2$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soient $f$ et $g$ deux fonctions telles que $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 0$ et $\lim\limits_{x \to +\infty} g(x) = +\infty$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{f(x)}{g(x)} = 0$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
C'est un quotient dont le numérateur tend vers $0$ et le dénominateur tend vers $+\infty$ : la limite est $0$.
Il n'y a pas d'indétermination dans ce cas.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de confondre $\dfrac{0}{+\infty}$ (qui donne $0$, sans indétermination) avec $\dfrac{+\infty}{+\infty}$ ou $0 \times \infty$ (qui sont des formes indéterminées).
$\dfrac{0}{+\infty}$ n'est pas une forme indéterminée : la limite est bien $0$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
$\dfrac{0}{+\infty}$ n'est pas une forme indéterminée : un numérateur tendant vers $0$ divisé par un dénominateur tendant vers $+\infty$ donne toujours $0$.
[/solution]
[/etape]

Vrai/Faux : Limites de fonctions (2)

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = \dfrac{x^2+x+1}{3x^2+1}$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = +\infty$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On divise numérateur et dénominateur par $x^2$ (terme dominant) :

$\lim_{x \to -\infty} f(x) = \lim_{x \to -\infty} \dfrac{x^2}{3x^2} = \dfrac{1}{3}$

La limite est finie, égale à $\dfrac{1}{3}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Attention, c'est le rapport des termes dominants qui détermine la limite, pas le signe de $x$.
Les termes dominants sont $x^2$ au numérateur et $3x^2$ au dénominateur, donc $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = \dfrac{1}{3}$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
Les termes dominants sont $x^2$ et $3x^2$ : leur rapport vaut $\dfrac{1}{3}$, la limite est finie.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}\setminus\{5\}$ par $f(x) = \dfrac{x^2}{x-5}$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !

$\lim_{x \to +\infty} f(x) = \lim_{x \to +\infty} \dfrac{x^2}{x} = \lim_{x \to +\infty} x = +\infty$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Pour $x$ grand, la constante $-5$ est négligeable devant $x$ : on a $x - 5 \sim x$.
$\dfrac{x^2}{x-5} \sim \dfrac{x^2}{x} = x \to +\infty$ quand $x \to +\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
Le terme dominant au dénominateur est $x$, donc $\dfrac{x^2}{x-5} \sim x \to +\infty$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit $f$ une fonction définie sur $\mathbb{R}\setminus\{1\}$ telle que $\lim\limits_{x \to 1} f(x) = 3$.

Affirmation : La courbe représentative de $f$ admet une asymptote verticale d'équation $x = 1$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Une asymptote verticale en $x = 1$ exigerait $\lim_{x \to 1} |f(x)| = +\infty$.
Ici $\lim_{x \to 1} f(x) = 3$, donc la droite $x=1$ n'est pas une asymptote verticale.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Il ne faut pas confondre « $f$ n'est pas définie en $x = 1$ » avec « $x = 1$ est une asymptote verticale ». La condition pour une asymptote verticale est que la limite soit infinie.
Ici $\lim_{x \to 1} f(x) = 3$ est finie, donc pas d'asymptote verticale.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
Une asymptote verticale requiert une limite infinie ; ici $\lim_{x \to 1} f(x) = 3$ est finie.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit $f$ une fonction définie sur $\mathbb{R}$ telle que $\lim\limits_{x \to 0} f(x) = -3$.

Affirmation : La courbe représentative de $f$ admet une asymptote verticale d'équation $x = 0$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Une asymptote verticale en $x = 0$ nécessite $|f(x)| \to +\infty$ quand $x \to 0$.
Ici $\lim_{x \to 0} f(x) = -3$, donc pas d'asymptote verticale.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Le piège ici est d'associer automatiquement l'axe des ordonnées à une asymptote. Ce qui compte est la valeur de la limite, pas la position du point.
La limite en $0$ est finie ($-3$), donc la courbe ne « s'échappe » pas à l'infini : pas d'asymptote verticale.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
$\lim_{x \to 0} f(x) = -3$ est une limite finie : la courbe ne devient pas verticalement infinie en $0$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit $f$ une fonction définie sur $\mathbb{R}$ telle que $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = -1$ et $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 1$.

Affirmation : La courbe représentative de $f$ admet deux asymptotes horizontales.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
La limite en $-\infty$ est $-1$ : asymptote horizontale $y = -1$.
La limite en $+\infty$ est $1$ : asymptote horizontale $y = 1$.
La courbe admet bien deux asymptotes horizontales distinctes.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Rappel : une courbe peut avoir deux asymptotes horizontales distinctes, une en $-\infty$ et une en $+\infty$.
$\lim_{x\to-\infty} f(x) = -1$ donne l'asymptote $y=-1$ et $\lim_{x\to+\infty} f(x) = 1$ donne l'asymptote $y=1$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
Deux limites finies distinctes en $\pm\infty$ donnent deux asymptotes horizontales distinctes.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}\setminus\{-3\}$ par $f(x) = \dfrac{3-x}{3+x}$.

Affirmation : La courbe représentative de $f$ admet une asymptote horizontale d'équation $y = -1$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !

$\lim_{x \to \pm\infty} \dfrac{3-x}{3+x} = \lim_{x \to \pm\infty} \dfrac{-x}{x} = -1$

La droite $y = -1$ est une asymptote horizontale en $\pm\infty$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de regarder les constantes $3$ et $3$ et de conclure une limite nulle ou indéfinie, en oubliant que ce sont les termes en $x$ qui dominent.
$\dfrac{3-x}{3+x} \sim \dfrac{-x}{x} = -1$ quand $x \to \pm\infty$, donc l'asymptote horizontale est bien $y = -1$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
Les termes dominants sont $-x$ et $x$ : leur rapport vaut $-1$, d'où l'asymptote $y = -1$.
[/solution]
[/etape]

Vrai/Faux : Limites de fonctions (3)

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Soit une fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ telle que $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} x\,f(x) = +\infty$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
C'est un produit dont chaque facteur tend vers $+\infty$ : la limite est $+\infty$.
Il n'y a pas de forme indéterminée ici.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Il ne faut pas confondre ce produit $(+\infty) \times (+\infty)$ avec la forme indéterminée $0 \times (+\infty)$. Ici les deux facteurs tendent vers $+\infty$, donc il n'y a aucune indétermination.
$(+\infty) \times (+\infty) = +\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
$(+\infty) \times (+\infty) = +\infty$ : aucune forme indéterminée ici.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $\left]0~;~+\infty\right[$ par $f(x) = \dfrac{\sqrt{x}}{x}$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 0$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !

$\lim_{x \to +\infty} \dfrac{\sqrt{x}}{x} = \lim_{x \to +\infty} \dfrac{1}{\sqrt{x}} = 0$

[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Avant de conclure à une forme indéterminée $\dfrac{+\infty}{+\infty}$, il faut simplifier : $\dfrac{\sqrt{x}}{x} = \dfrac{1}{\sqrt{x}}$.
$\dfrac{1}{\sqrt{x}} \to 0$ quand $x \to +\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie.
$\dfrac{\sqrt{x}}{x} = \dfrac{1}{\sqrt{x}} \to 0$ : la racine carrée croît moins vite que $x$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Soit la fonction $f$ définie sur $[0~;~+\infty[$ par $f(x) = x - \sqrt{x}$.

Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = 0$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Pour $x \geqslant 0$, on factorise : $f(x) = \sqrt{x}(\sqrt{x}-1)$.
$\lim\limits_{x \to +\infty} \sqrt{x} = +\infty$ et $\lim\limits_{x \to +\infty}(\sqrt{x}-1) = +\infty$, donc $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
La forme $+\infty - +\infty$ ne donne pas automatiquement $0$. En factorisant : $f(x) = \sqrt{x}(\sqrt{x}-1)$.
C'est un produit de deux facteurs tendant vers $+\infty$, donc $f(x) \to +\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
En factorisant : $f(x) = \sqrt{x}(\sqrt{x}-1) \to +\infty \times +\infty = +\infty$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $\lim\limits_{x \to 1} \dfrac{x^2-1}{x-1} = +\infty$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On factorise le numérateur :

$\lim_{x \to 1} \dfrac{x^2-1}{x-1} = \lim_{x \to 1} \dfrac{(x-1)(x+1)}{x-1} = \lim_{x \to 1}(x+1) = 2$

La limite est finie, égale à $2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Attention, une forme $\dfrac{0}{0}$ n'est pas une limite infinie : c'est une forme indéterminée qu'il faut lever en factorisant.
$\dfrac{x^2-1}{x-1} = \dfrac{(x-1)(x+1)}{x-1} = x+1$ pour $x \neq 1$, donc la limite vaut $2$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
En factorisant : $\dfrac{x^2-1}{x-1} = x+1 \to 2$ quand $x \to 1$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $\lim\limits_{\scriptstyle x \to 1^-} \dfrac{x+1}{x-1} = +\infty$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Quand $x \to 1^-$ (par valeurs inférieures à $1$) : le numérateur $x+1 \to 2 > 0$ et le dénominateur $x-1 \to 0^-$.
Donc $\dfrac{x+1}{x-1} \to -\infty$, pas $+\infty$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Le piège ici est d'oublier le signe du dénominateur. $x \to 1^-$ signifie $x < 1$, donc $x - 1 < 0$.
Le numérateur $x+1 \to 2 > 0$ divisé par un nombre négatif proche de $0$ donne $-\infty$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
Pour $x \to 1^-$, le dénominateur $x-1 \to 0^-$, donc $\dfrac{x+1}{x-1} \to -\infty$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{\sin x}{x} = 1$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Pour $x > 0$, $-\dfrac{1}{x} \leqslant \dfrac{\sin x}{x} \leqslant \dfrac{1}{x}$.
Par le théorème des gendarmes : $\lim\limits_{x \to +\infty} \dfrac{\sin x}{x} = 0$.
C'est en $x \to 0$ que $\dfrac{\sin x}{x} \to 1$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de confondre $\lim\limits_{x \to 0} \dfrac{\sin x}{x} = 1$ (limite classique en $0$) avec la limite en $+\infty$, qui vaut $0$ par le théorème des gendarmes.
Par le théorème des gendarmes, $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{\sin x}{x} = 0$.
C'est la limite en $0$ (pas en $+\infty$) qui vaut $1$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse.
Par le théorème des gendarmes : $-\dfrac{1}{x} \leqslant \dfrac{\sin x}{x} \leqslant \dfrac{1}{x} \to 0$, donc la limite est $0$.
[/solution]
[/etape]

Calcul de limites (5 exercices)

Exercice 1

Déterminer les limites des fonctions ci-dessous en $ - \infty $ et en $ +\infty $ :

  1. $ f\left( x\right) =x^{3} - 2x^{2}+4x - 1 $
  2. $ g\left( x\right) =\dfrac{x^{2} - 1}{x^{2}+1} $
  3. $ h\left( x\right) =\dfrac{x - 1}{x^{2}+4x+4} $
  4. $ k\left( x\right) =\dfrac{x^{3}+1}{x^{2} - 1} $
  5. $ p\left( x\right) =\dfrac{x - 1}{x+1}+\dfrac{x+1}{x - 1} $

Exercice 2

Déterminer les limites des fonctions ci-dessous lorsque $ x $ tend vers $ +\infty $ :

  1. $ f(x)=x \text{e}^{ x } $
  2. $ g(x) = x + \text{e}^{ x } $
  3. $ h(x) = \text{e}^{ x } + x^2 - 1 $

Exercice 3

Soit la fonction $ f $ définie sur $ ] - \infty ;1\left[ \ \cup \ \right] 1;+\infty [ $ par :

$ f\left( x\right) =\dfrac{3x - 1}{x - 1} $

Déterminer les limites de la fonctions $ f $ aux bornes de son ensemble de définition (il y a 4 limites à calculer).

La courbe représentative de la fonction $ f $ admet elle une asymptote horizontale ? une asymptote verticale ?

Exercice 4

On considère la fonction $ f $ définie sur $ \mathbb{R} $ par $ f(x)=x^3 - x^2 - x+1. $

  1. Étudier le sens de variation de la fonction $ f $.
  2. Calculer les limites de la fonction $ f $ lorsque $ x $ tend vers $ - \infty $ et lorsque $ x $ tend vers $ +\infty $.
  3. Dresser le tableau de variation de la fonction $ f $ en y faisant apparaître les limites.

Exercice 5

Déterminer les limites suivantes :

  1. $ \lim_{x\rightarrow 2}\dfrac{x^{2} - 4}{x - 2} $
  2. $ \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{x^{3} - x}{x^{3}+x} $
  3. $ \lim _{x\rightarrow 1}\dfrac{\sqrt{x} - 1}{x - 1} $

Corrigé

Exercice 1

  1. En $ - \infty $ et en $ +\infty $, on a une forme indéterminée du type « $ +\infty - \infty $ » ; on lève l'indétermination en mettant $ x^3 $ en facteur :

    $ \begin{aligned}f\left( x\right) &=x^{3} - 2x^{2}+4x - 1\\ \\ &=x^{3}\left( 1 - \dfrac{2}{x}+\dfrac{4}{x^{2}} - \dfrac{1}{x^{3}}\right) \end{aligned} $

    Limite en $ - \infty $ :
    $ \begin{aligned}\lim_{x\rightarrow - \infty } - \dfrac{2}{x}&=0\\ \\ \lim_{x\rightarrow - \infty} \dfrac{4}{x^{2}}&=0\\ \\ \lim_{x\rightarrow - \infty} - \dfrac{1}{x^3}&=0\\ \end{aligned} $
    Donc, par somme :
    $ \begin{aligned}\lim_{x\rightarrow - \infty }1 - \dfrac{2}{x}+\dfrac{4}{x^{2}} - \dfrac{1}{x^{3}}&=1\end{aligned} $

    Par ailleurs :
    $ \begin{aligned}\lim_{x\rightarrow - \infty } x^3 &= - \infty \end{aligned} $

    Donc, par produit :
    $ \begin{aligned}\lim_{x\rightarrow - \infty }f(x) &= - \infty \end{aligned} $

    Limite en $ +\infty $ :
    $ \begin{aligned}\lim_{x\rightarrow +\infty } - \dfrac{2}{x}&=0\\ \\ \lim_{x\rightarrow +\infty} \dfrac{4}{x^{2}}&=0\\ \\ \lim_{x\rightarrow +\infty} - \dfrac{1}{x^3}&=0\\ \end{aligned} $
    Donc, par somme :
    $ \begin{aligned}\lim_{x\rightarrow +\infty }1 - \dfrac{2}{x}+\dfrac{4}{x^{2}} - \dfrac{1}{x^{3}}&=1\end{aligned} $

    Par ailleurs :
    $ \begin{aligned}\lim_{x\rightarrow +\infty } x^3 &= +\infty \end{aligned} $

    Donc, par produit :
    $ \begin{aligned}\lim_{x\rightarrow +\infty }f(x) &= +\infty \end{aligned} $
  2. En $ - \infty $ et en $ +\infty $, on a une forme indéterminée du type « $ \dfrac{ +\infty }{ +\infty } $ » ;
    on lève l'indétermination en mettant $ x^2 $ en facteur, puis en simplifiant par $ x^2 $  :

    $ \begin{aligned}g\left( x\right) &=\dfrac{x^{2} - 1}{x^{2}+1}\\ \\ &=\dfrac{x^{2}\left( 1 - \dfrac{1}{x^{2}}\right) }{x^{2}\left( 1+\dfrac{1}{x^{2}}\right) }\\ \\ &=\dfrac{1 - \dfrac{1}{x^{2}}}{1+\dfrac{1}{x^{2}}}\end{aligned} $

    Limites en $ - \infty $ et en $ +\infty $ :
    Avec un raisonnement similaire à la question a. :

    $ \begin{aligned}\lim _{x\rightarrow \pm \infty }1 - \dfrac{1}{x^{2}}=1\\ \\ \lim _{x\rightarrow \pm \infty }1+\dfrac{1}{x^{2}}=1\\ \end{aligned} $

    Donc par quotient :

    $ \begin{aligned} \lim _{x\rightarrow \pm \infty }g\left( x\right) =1\end{aligned} $
  3. En $ - \infty $ et en $ +\infty $, on a encore une forme indéterminée du type « $ \dfrac{ \infty }{ \infty } $ » ;
    on lève l'indétermination en mettant $ x $ en facteur au numérateur et $ x^2 $ en facteur au dénominateur, puis en simplifiant :
    $ \begin{aligned}h\left( x\right) &=\dfrac{x - 1}{x^{2}+4x+4}\\ \\ &=\dfrac{x\left( 1 - \dfrac{1}{x}\right) }{x^{2}\left( 1+\dfrac{4}{x}+\dfrac{4}{x^{2}}\right) }\\ \\ &=\dfrac{1 - \dfrac{1}{x}}{x\left( 1+\dfrac{4}{x}+\dfrac{4}{x^{2}}\right) }\end{aligned} $

    Limites en $ - \infty $ et en $ +\infty $ :
    $ \begin{aligned}\lim _{x\rightarrow \pm \infty }1 - \dfrac{1}{x}&=1\\ \\ \lim _{x\rightarrow \pm \infty }1+\dfrac{4}{x}+\dfrac{4}{x^{2}}&=1\\ \\ \lim _{x\rightarrow - \infty }x&= - \infty\\ \\ \lim _{x\rightarrow +\infty }x&=+\infty \end{aligned} $

    Le numérateur tend vers $ 1 $ et le dénominateur tend vers $ \pm \infty $ (par produit).
    Par conséquent, par quotient : $ \lim_{x\rightarrow \pm \infty }h(x)=0 $
  4. On procède comme précédemment et on obtient :
    $ \begin{aligned}k\left( x\right) &=\dfrac{x^{3}+1}{x^{2} - 1}\\ \\ &=\dfrac{x^{3}\left( 1+\dfrac{1}{x^{3}}\right) }{x^{2}\left( 1 - \dfrac{1}{x^{2}}\right) }\\ \\ &=\dfrac{x\left( 1+\dfrac{1}{x^{3}}\right) }{1 - \dfrac{1}{x^{2}}}\end{aligned} $

    Limite en $ - \infty $ :

    $ \begin{aligned}\lim _{x\rightarrow - \infty }x\left( 1+\dfrac{1}{x^{3}}\right) &= - \infty \\ \\ \lim _{x\rightarrow - \infty }1 - \dfrac{1}{x^{2}}&=1\end{aligned} $

    donc par quotient $ \lim_{x\rightarrow - \infty }k(x)= - \infty $

    Limite en $ +\infty $ :

    $ \begin{aligned}\lim _{x\rightarrow +\infty }x\left( 1+\dfrac{1}{x^{3}}\right) &=+\infty \\ \\ \lim _{x\rightarrow +\infty }1 - \dfrac{1}{x^{2}}&=1\end{aligned} $

    par quotient $ \lim_{x\rightarrow + \infty }k(x)= + \infty $
  5. De même :
    $ \dfrac{x - 1}{x+1}=\dfrac{x\left( 1 - \dfrac{1}{x}\right) }{x\left( 1+\dfrac{1}{x}\right) }=\dfrac{1 - \dfrac{1}{x}}{1+\dfrac{1}{x}} $

    $ \dfrac{x+1}{x - 1}=\dfrac{x\left( 1+\dfrac{1}{x}\right) }{x\left( 1 - \dfrac{1}{x}\right) }=\dfrac{1+\dfrac{1}{x}}{1 - \dfrac{1}{x}} $

    Alors :

    $ \begin{aligned}\lim _{x\rightarrow \pm \infty }\dfrac{x - 1}{x+1}=1\\ \\ \lim _{x\rightarrow \pm \infty }\dfrac{x+1}{x - 1}=1\end{aligned} $

    et par somme $ \lim_{x\rightarrow \pm \infty }p(x)= 2 $

Exercice 2

  1. $ \begin{aligned}\lim _{x\rightarrow +\infty }x=+\infty \\ \\ \lim _{x\rightarrow +\infty }\text{e}^{x}=+\infty \end{aligned} $

    donc par produit :

    $ \lim _{x\rightarrow +\infty }f(x)=+\infty $
  2. $ \begin{aligned}\lim _{x\rightarrow +\infty }x=+\infty \\ \\ \lim _{x\rightarrow +\infty }\text{e}^{x}=+\infty \end{aligned} $

    donc par somme :

    $ \lim _{x\rightarrow +\infty }g(x)=+\infty $
  3. $ \begin{aligned} \\ \lim _{x\rightarrow +\infty }\text{e}^{x}=+\infty \\ \\ \lim _{x\rightarrow +\infty }x^2=+\infty \\ \\ \lim _{x\rightarrow +\infty } - 1= - 1\\ \end{aligned} $
    donc par somme :

    $ \lim _{x\rightarrow +\infty }h(x)=+\infty $

Exercice 3

Limites en $ \pm \infty $ :

$ \begin{aligned}f\left( x\right) &=\dfrac{3x - 1}{x - 1}\\ \\ &=\dfrac{x\left( 3 - \dfrac{1}{x}\right) }{x\left( 1 - \dfrac{1}{x}\right) }\\ \\ &=\dfrac{3 - \dfrac{1}{x}}{1 - \dfrac{1}{x}}\end{aligned} $

Lorsque $ x $ tend vers $ \pm \infty $, le numérateur tend vers $ 3 $ et le dénominateur tend vers $ 1 $ ; donc par quotient $ \lim _{x\rightarrow \pm \infty }f\left( x\right) =3 $

Limites à gauche en $ 1 $ :

Lorsque $ x $ tend vers $ 1 $ en étant inférieur à $ 1 $ :
$ \lim_{\scriptsize\begin{matrix} x\rightarrow 1 \\ x <1 \end{matrix}}3x - 1=2 $

$ \lim _{\scriptsize\begin{matrix} x\rightarrow 1 \\ x <1 \end{matrix}}x - 1=0 $ et $ x - 1 $ est négatif

donc par quotient :

$ \lim _{\scriptsize\begin{matrix} x\rightarrow 1 \\ x <1 \end{matrix}}f(x)= - \infty $

Limites à droite en $ 1 $ :

Lorsque $ x $ tend vers $ 1 $ en étant supérieur à $ 1 $ :
$ \lim _{\scriptsize\begin{matrix} x\rightarrow 1 \\ x >1 \end{matrix}}3x - 1=2 $

$ \lim _{\scriptsize\begin{matrix} x\rightarrow 1 \\ x >1 \end{matrix}}x - 1=0 $ et $ x - 1 $ est positif

par quotient :

$ \lim _{\scriptsize\begin{matrix} x\rightarrow 1 \\ x >1 \end{matrix}}f(x)=+\infty $

De ces résultats, on en déduit que la courbe représentative de $ f $ admet :

  • une asymptote horizontale d'équation $ y=3 $
  • une asymptote verticale d'équation $ x=1 $

Exercice 4

  1. $ f $ est une fonction polynôme donc elle est dérivable sur $ \mathbb{R} $ et  : $ f^{\prime}(x)=3x^2 - 2x - 1 $

    $ f^{\prime} $ est une fonction polynôme du second degré qui a une racine évidente $ x_1=1 $. Le produit des racines vaut $ \dfrac{ c }{ a } = - \dfrac{ 1 }{ 3 } $ donc $ x_2= - \dfrac{ 1 }{ 3 } $ (on peut aussi calculer $ x_1 $ et $ x_2 $ avec le discriminant mais c'est plus long ...). $ f^{\prime} $ est du signe de $ a(=3) $ donc positif à l'extérieur des racines et négatif entre les racines.

    On en déduit le tableau de variations suivant :

    Tableau de variations partiel de f

    Ce tableau sera complété par la suite.

  2. Pour tout $ x \neq 0 $ : $ f\left( x\right) =x^{3}\left( 1 - \dfrac{1}{x} - \dfrac{1}{x^{2}}+\dfrac{1}{x^{3}}\right) $.

    Donc, en suivant un raisonnement analogue à celui des exercices précédents, par produit :
    $ \lim _{x\rightarrow - \infty }f\left( x\right) = - \infty $
    $ \lim _{x\rightarrow +\infty }f\left( x\right) =+\infty $
  3. On peut compléter le tableau précédent en ajoutant ces limites et en calculant $ f\left( - \dfrac{1}{3}\right) =\dfrac{32}{27} $ et $ f(1) = 0 $

    Tableau de variations complet de f

Exercice 5

Déterminer les limites suivantes :

  1. $ \lim_{x\rightarrow 2}\dfrac{x^{2} - 4}{x - 2} $
    On a une forme indéterminée du type « $ \dfrac{ 0 }{ 0 } $ ».
    On lève l'indétermination en factorisant le numérateur (identité remarquable) et en simplifiant.

    $ \dfrac{x^{2} - 4}{x - 2}=\dfrac{\left( x - 2\right) \left( x+2\right) }{x - 2}=x+2 $

    Ainsi :
    $ \lim_{x\rightarrow 2}\dfrac{x^{2} - 4}{x - 2} = 2+2=4 $
  2. $ \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{x^{3} - x}{x^{3}+x} $
    On a, ici aussi, une forme indéterminée du type « $ \dfrac{ 0 }{ 0 } $ ».
    On lève l'indétermination en factorisant $ x $ au numérateur et au dénominateur puis en simplifiant.
    (Remarque : mettre $ x^3 $ en facteur ne fonctionnerait pas ici ; en règle générale, on met le terme de plus haut degré en facteur pour une forme indéterminée du type « $ \dfrac{ \infty }{ \infty } $ » ou du type « $ + \infty - \infty $ »).

    $ \dfrac{x^{3} - x}{x^{3}+x}=\dfrac{x\left( x^{2} - 1\right) }{x\left( x^{2}+1\right) }=\dfrac{x^{2} - 1}{x^{2}+1} $

    Par conséquent :

    $ \lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{x^{3} - x}{x^{3}+x}=\lim _{x\rightarrow 0}\dfrac{x^{2} - 1}{x^{2}+1} =\dfrac{0^{2} - 1}{0^{2}+1}= - 1 $
  3. $ \lim _{x\rightarrow 1}\dfrac{\sqrt{x} - 1}{x - 1} $ C'est, encore une fois, une forme indéterminée du type « $ \dfrac{ 0 }{ 0 } $ ».
    Il y a plusieurs méthode pour lever l'indétermination.
    On peut notamment multiplier le numérateur et le dénominateur par $ \sqrt{ x } +1 $ :

    Pour tout $ x \geqslant 0 $ et différent de 1 :

    $ \begin{aligned}\dfrac{\sqrt{x} - 1}{x - 1}&=\dfrac{\left( \sqrt{x} - 1\right) \left( \sqrt{x}+1\right) }{\left( x - 1\right) \left( \sqrt{x}+1\right) }\\ \\ &=\dfrac{x - 1}{ \left( x - 1\right) \left( \sqrt{x}+1\right)} \\ \\ &=\dfrac{1}{\sqrt{x}+1}\end{aligned} $

    On a alors :

    $ \lim _{x\rightarrow 1}\dfrac{\sqrt{x} - 1}{x - 1}=\lim _{x\rightarrow 1}\dfrac{1}{\sqrt{x}+1} =\dfrac{1}{\sqrt{1}+1}=\dfrac{1}{2} $

    (Pour une autre méthode voir la fiche : Calculer une limite à l'aide du nombre dérivé.)

Limite avec paramètre

$ m $ est un réel positif ou nul.

Discuter, suivant les valeurs de $ m $, l'existence et la valeur de

$ \lim\limits_{x \rightarrow 0 } \dfrac{ \sqrt{x^2+m} - 1 }{x} $

.

Si nécessaire, on distinguera les limites à gauche et à droite.

Corrigé

Soit $ f(x) = \dfrac{\sqrt{x^2+m}-1}{x} $ pour $ x \neq 0 $.

  1. Cas $ m < 1 $ :

    Lorsque $ x \to 0 $, le numérateur tend vers $ \sqrt{m}-1 $. Comme $ m < 1 $, $ \sqrt{m}-1 < 0 $.
    Le dénominateur tend vers $ 0 $.

    $ \lim\limits_{x \to 0^+} f(x) = -\infty $

    $ \lim\limits_{x \to 0^-} f(x) = +\infty $

  2. Cas $ m = 1 $ :

    On a $ f(x) = \dfrac{\sqrt{x^2+1}-1}{x} $.
    Lorsque $ x \to 0 $, on obtient une forme indéterminée $ \dfrac{0}{0} $.

    Pour lever l'indétermination, on multiplie le numérateur et le dénominateur par l'expression conjuguée $ \sqrt{x^2+1}+1 $ :

    $ f(x) = \dfrac{(\sqrt{x^2+1}-1)(\sqrt{x^2+1}+1)}{x(\sqrt{x^2+1}+1)} = \dfrac{x^2+1-1}{x(\sqrt{x^2+1}+1)} = \dfrac{x^2}{x(\sqrt{x^2+1}+1)} $

    $ f(x) = \dfrac{x}{\sqrt{x^2+1}+1} $

    Lorsque $ x \to 0 $, le numérateur tend vers $ 0 $ et le dénominateur tend vers $ 2 $.

    D'où :

    $ \lim\limits_{x \to 0} f(x) = 0 $
  3. Cas $ m > 1 $ :

    Lorsque $ x \to 0 $, le numérateur tend vers $ \sqrt{m}-1 $. Comme $ m > 1 $, $ \sqrt{m}-1 > 0 $.
    Le dénominateur tend vers $ 0 $.

    $ \lim\limits_{x \to 0^+} f(x) = +\infty $

    $ \lim\limits_{x \to 0^-} f(x) = -\infty $

Limites et racine carrée

Soit la fonction $ f $ définie sur $ \mathbb{R} $ par :

$ f\left(x\right)=\sqrt{x^2+x+1} - x $

  1. Calculer $ \lim\limits_{x\rightarrow - \infty }f\left(x\right) $
  2. Calculer $ \lim\limits_{x\rightarrow +\infty }f\left(x\right) $

Corrigé

Remarque préliminaire : $ f $ est bien définie sur $ \mathbb{R} $ car pour tout $ x \in \mathbb{R} $ $ x^{2}+x+1 > 0 $; en effet le discriminant de $ x^{2}+x+1 $ vaut $ \Delta = - 3 < 0 $ donc $ x^{2}+x+1 $ est toujours du signe de $ a=1 $ donc strictement positif.

  1. En $ - \infty $ :

    $ x^{2}+x+1=x^{2}\left(1+\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{x^{2}}\right) $

    Or :

    $ \lim\limits_{x\rightarrow - \infty }x^{2}=+\infty $

    $ \lim\limits_{x\rightarrow - \infty }\left(1+\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{x^{2}}\right)=1 $

    donc par produit :

    $ \lim\limits_{x\rightarrow - \infty }x^{2}+x+1=+\infty $

    On en déduit que

    $ \lim\limits_{x\rightarrow - \infty }\sqrt{x^{2}+x+1}=+\infty $ (composition de limites)

    Par ailleurs :

    $ \lim\limits_{x\rightarrow - \infty } - x=+\infty $

    donc par somme :

    $ \lim\limits_{x\rightarrow - \infty }f\left(x\right)=\lim\limits_{x\rightarrow - \infty }\sqrt{x^{2}+x+1} - x=+\infty $
  2. En $ +\infty $ :

    On a une forme indéterminée du type «$ \infty - \infty $». On lève l'indétermination en multipliant et en divisant par l'expression conjuguée (voir Méthode : Formes indéterminées) :

    $ f\left(x\right)=\sqrt{x^{2}+x+1} - x =\dfrac{\left(\sqrt{x^{2}+x+1} - x \right)\left(\sqrt{x^{2}+x+1} + x \right)}{\sqrt{x^{2}+x+1} + x} $

    $ f\left(x\right)=\dfrac{\left(\sqrt{x^{2}+x+1}\right)^{2} - x^{2}}{\sqrt{x^{2}+x+1} + x }=\dfrac{x^{2}+x+1 - x^{2}}{\sqrt{x^{2}+x+1} + x }=\dfrac{x+1 }{\sqrt{x^{2}+x+1} + x } $

    Cette fois lorsque l'on fait tendre $ x $ vers $ +\infty $ on a une forme indéterminée du type «$ \dfrac{\infty}{\infty} $»

    Pour lever l'indétermination on met $ x $ en facteur au numérateur et au dénominateur.

    Au numérateur :

    $ x+1=x \left(1+1/x\right) $

    Au dénominateur :

    $ \sqrt{x^{2}+x+1} + x = \sqrt{x^{2}+x+1} + x = \sqrt{x^{2}\left(1+1/x+1/x^{2}\right)} +x $

    Pour $ x > 0 $, $ \sqrt{x^{2}}=x $ donc :

    $ \sqrt{x^{2}+x+1} + x = x\sqrt{1+1/x+1/x^{2}} +x = x \left(\sqrt{1+1/x+1/x^{2}} +1\right) $

    On obtient donc après simplification par $ x $ :

    $ f\left(x\right)=\dfrac{1+1/x}{\sqrt{1+1/x+1/x^{2}} +1} $

    Or

    $ \lim\limits_{x\rightarrow +\infty }1+1/x=1 $

    $ \lim\limits_{x\rightarrow +\infty }\sqrt{1+1/x+1/x^{2}} + 1=2 $

    donc par quotient :

    $ \lim\limits_{x\rightarrow +\infty }f\left(x\right)=\dfrac{1}{2} $

Limites fonction rationnelle

Soit la fonction $ f $ définie sur $ \left] - \infty ; - 1\right[ \cup \left] - 1 ; 1\right[ \cup \left]1 ; +\infty \right[ $ par :

$ f\left(x\right)=\dfrac{x+2}{x^{2} - 1} $

Déterminer les limites de $ f $ aux bornes de son ensemble de définition. (Il y a 6 limites à calculer)

Quelles sont les asymptotes (horizontales et verticales) à la courbe représentative de $ f $ ?

Corrigé

  1. En $ +\infty $ et $ - \infty $ :

    On a une forme indéterminée du type «$ \dfrac{\infty}{\infty} $» (voir Méthode : Formes indéterminées)

    On factorise par $ x $ au numérateur et $ x^{2} $ au dénominateur :

    $ f\left(x\right)=\dfrac{x\left(1+2/x\right)}{x^{2}\left(1 - 1/x^{2}\right)}=\dfrac{1+2/x}{x\left(1 - 1/x^{2}\right)} $

    Lorsque $ x\rightarrow \pm \infty $ le numérateur tend vers 1 et le dénominateur tend vers $ \pm \infty $ donc :

    $ \lim\limits_{x\rightarrow \pm \infty }f\left(x\right)=0 $

    Remarque : On peut aussi écrire : $ \lim\limits_{x\rightarrow \pm \infty }\dfrac{x+2}{x^{2} - 1}=\lim\limits_{x\rightarrow \pm \infty }\dfrac{x}{x^{2}}=\lim\limits_{x\rightarrow \pm \infty }\dfrac{1}{x}=0 $
  2. En $ - 1 $ et $ +1 $

    Le dénominateur tend vers zéro ; on a une limite du type «$ \dfrac{k}{0} $ » (voir Méthode : limite « k/0 »)

    On peut écrire $ f\left(x\right)=\dfrac{x+2}{\left(x - 1\right)\left(x+1\right)} $

    Si $ x\rightarrow - 1 $ et $ x < - 1 $ :

    $ x+2 > 0 $ (tend vers $ 1 $)

    $ x - 1 < 0 $ (tend vers $ - 2 $)

    $ x+1 < 0 $ (car $ x < - 1 $)

    donc $ \lim\limits_{x\rightarrow - 1^ - }f\left(x\right)=+\infty $

    Si $ x\rightarrow - 1 $ et $ x > - 1 $ :

    $ x+2 > 0 $ (tend vers $ 1 $)

    $ x - 1 < 0 $ (tend vers $ - 2 $)

    $ x+1 > 0 $ (car $ x > - 1 $)

    donc $ \lim\limits_{x\rightarrow - 1^+}f\left(x\right)= - \infty $

    Si $ x\rightarrow 1 $ et $ x < 1 $ :

    $ x+2 > 0 $ (tend vers $ 3 $)

    $ x+1 > 0 $ (tend vers $ 2 $)

    $ x - 1 < 0 $ (car $ x < 1 $)

    donc $ \lim\limits_{x\rightarrow +1^ - }f\left(x\right)= - \infty $

    Si $ x\rightarrow 1 $ et $ x > 1 $ :

    $ x+2 > 0 $ (tend vers $ 3 $)

    $ x+1 > 0 $ (tend vers $ 2 $)

    $ x - 1 > 0 $ (car $ x > 1 $)

    donc $ \lim\limits_{x\rightarrow +1^+}f\left(x\right)=+\infty $

La courbe représentative de $ f $ admet :

  • une asymptote horizontale d'équation $ y=0 $
  • deux asymptotes verticales d'équations $ x= - 1 $ et $ x=1 $
Courbe de la fonction f(x)=(x+2)/(x²-1) avec asymptotes