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]