On considère la fonction $f$ définie sur $]0;+\infty[$ par $f(x)=\dfrac{1}{x^2}$.
  1. Conjecturer (donner sans justifier) $\displaystyle \lim_{x \rightarrow 0^+}f(x)$
    On veut savoir ce qui se passe pour $f(x)$ quand $x \longrightarrow 0^+$
    Lorsque $x \longrightarrow 0^+$ alors $x^2 \longrightarrow 0^+$ ($x$ est très proche de $0$ et positif)
  2. Démontrer cette limite.

    Limite infinie quand $x \longrightarrow a$


    $f$ est définie sur un intervalle $I$ contenant $a$.
    $\displaystyle \lim_{x \rightarrow a}f(x)=+\infty$ si pour tout réel $A>0$, il existe un réel $\epsilon>0$ avec $]a-\epsilon;a+\epsilon[\subset I$ tel que $f(x)>A$ pour tout $x\in ]a-\epsilon;a+\epsilon[$.
    La droite d'équation $x=a$ est asymptote à a courbe.
    On veut montrer que pour tout $A >0$, il existe un réel $X_0$ tel que pour tout $0 < x < X_0$ on ait $f(x) > A$
    Autrement dit, on veut savoir s'il est possible de rendre $f(x)$ aussi grand que l'on veut quand $x$ est "proche" de zéro.
    Pour tout $A > 0$, sachant que $x >0$, on a:
    $\dfrac{1}{x^2}>A \Longleftrightarrow 0 < x^2 < \dfrac{1}{A} \Longleftrightarrow 0< x < \sqrt{\dfrac{1}{A}}$.
    En prenant $X_0=\dfrac{1}{\sqrt{A}}$ (on a $\sqrt{\dfrac{1}{A}}=\dfrac{\sqrt{1}}{\sqrt{A}}=\dfrac{1}{\sqrt{A}}$)
    Pour tout réel $A >0$, il existe $X_0 >0$ tel que $f(x) >A$ pour tout $x\in ]0;X_0[$

    En utilisant les notations $\exists$ et $\forall$, on peut écrire:
    $\forall A > 0$, $\exists X_0$ tel que $f(x) > A$ $\forall x\in]0;X_0[$ (même signification que ce qui est juste au-dessus de l'encadré)

    On a alors l'axe des ordonnées (équation $x=0$) pour asymptote à la courbe représentative de $f$.
  3. Conjecturer (donner sans justifier) $\displaystyle \lim_{x \rightarrow +\infty}f(x)$
    Quand $x\longrightarrow +\infty$ alors le dénominateur est très grand.
    On veut savoir ce qui se passe pour $f(x)$ quand $x \longrightarrow +\infty$
    Lorsque $x \longrightarrow +\infty$ alors $x^2 \longrightarrow +\infty$
  4. Démontrer cette limite.

    limite $l$ en $+\infty$ et interprétation graphique


    La fonction $f$ est définie sur un intervalle $[a;+\infty[$ et $\ell \in \mathbb{R}$.
    $\displaystyle \lim_{x \rightarrow +\infty}f(x)=\ell$ si pour tout intervalle ouvert I contenant $\ell$, il existe $x_0$ tel que pour tout $x>x_0$ on a $f(x)\in $ I

    La droite d'équation $y=\ell$ est asymptote à la courbe en $+\infty$
    On veut montrer que pour tout $\varepsilon >0$, il existe un réel $X_0$ tel que pour tout $x> X_0$ on ait $-\varepsilon < f(x) < \varepsilon $
    Autrement dit, on veut savoir s'il est possible de rendre $f(x)$ aussi "proche" de 0 que l'on veut quand $x$ devient très grand.
    Pour tout $\varepsilon > 0$, sachant que $x > 0$, on a:
    $0 < \dfrac{1}{x^2}< \varepsilon \Longleftrightarrow 0 < x^2 < \dfrac{1}{\varepsilon} \Longleftrightarrow 0< x < \sqrt{\dfrac{1}{\varepsilon}}$.
    On pose $X_0=\dfrac{1}{\sqrt{\varepsilon}}$
    Pour tout réel $\varepsilon >0$, il existe une réel $X_0$ tel que $0< f(x) < \varepsilon$ pour tout $x> X_0$.

    En utilisant les notations $\exists$ et $\forall$, on peut écrire:
    $\forall \varepsilon>0$, $\exists X_0$ tel que $\forall x>X_0$ on a $0 < f(x)< \varepsilon$ (même signification que ce qui est juste au-dessus de l'encadré)

    On a alors l'axe des abscisses (équation $y=0$) pour asymptote à la courbe représentative de $f$ en $+\infty$
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Cours nº 1101


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Limites en +00 et -00, limites "usuelles"

- limite infinie en plus ou moins l'infini
- limite finie en plus ou moins l'infini
- limite en une valeur finie
-limites usuelles

infos cours

| 15-20mn
série 2 : utilisation des définitions et asymptotes

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