Limites de fonctions : tout ce qu'il faut retenir de la Terminale

Lever une forme indéterminée à l'aide de la multiplication par le conjugué - Exercice 1

12 min
30
Question 1
Déterminer les limites suivantes :

limx+x+2x+1{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x+2} -\sqrt{x+1}

Correction
limx+x+2=+limx+x+2=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{x+2} } & {=} & {+\infty } \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{x+2}} & {=} & {+\infty } \end{array}\right\} nous rencontrons une forme indéterminée de la forme ++\infty -\infty
  • Lorsque l'on rencontre une limite avec une formeab\sqrt{a} -\sqrt{b} , il faut penser à multiplier et à diviser par le conjugué a+b\sqrt{a} +\sqrt{b} afin d'obtenir une forme ab=(ab)(a+b)a+b\sqrt{a} -\sqrt{b} =\frac{\left(\sqrt{a} -\sqrt{b} \right)\left(\sqrt{a} +\sqrt{b} \right)}{\sqrt{a} +\sqrt{b} } .
Pour relever ce type d’indeˊtermination\red{\text{Pour relever ce type d'indétermination}}, il faut multiplier et diviser l'expression par le conjugué de x+2x+1\sqrt{x+2} -\sqrt{x+1} qui est x+2+x+1\sqrt{x+2} +\sqrt{x+1}. Cela nous donne donc :
limx+x+2x+1=limx+(x+2x+1)(x+2+x+1)x+2+x+1{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x+2} -\sqrt{x+1} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{\left(\sqrt{x+2} -\sqrt{x+1} \right)\left(\sqrt{x+2} +\sqrt{x+1} \right)}{\sqrt{x+2} +\sqrt{x+1} } . Apparaît ici l'identité remarquable (ab)(a+b)=a2b2\left(a-b\right)\left(a+b\right)=a^{2} -b^{2} .
limx+x+2x+1=limx+(x+2)2(x+1)2x+2+x+1{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x+2} -\sqrt{x+1} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{\left(\sqrt{x+2} \right)^{2} -\left(\sqrt{x+1} \right)^{2} }{\sqrt{x+2} +\sqrt{x+1} }
limx+x+2x+1=limx+x+2(x+1)x+2+x+1{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x+2} -\sqrt{x+1} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{x+2-\left(x+1\right)}{\sqrt{x+2} +\sqrt{x+1} }
limx+x+2x+1=limx+x+2x1x+2+x+1{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x+2} -\sqrt{x+1} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{x+2-x-1}{\sqrt{x+2} +\sqrt{x+1} }
limx+x+2x+1=limx+1x+2+x+1{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x+2} -\sqrt{x+1} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{1}{\sqrt{x+2} +\sqrt{x+1} }
limx+1=1limx+x+2+x+1=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } 1 } & {=} & {1 } \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{x+2} +\sqrt{x+1} } & {=} & {+\infty } \end{array}\right\} par quotient\text{\red{par quotient}}
limx+1x+2+x+1=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{1}{\sqrt{x+2} +\sqrt{x+1} }=0

Finalement : limx+x+2x+1=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x+2} -\sqrt{x+1}=0
Si on rencontre une forme Nombre\frac{Nombre}{\infty } alors la limite sera égale à zéro.
Question 2

limxx24x2+2{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2}

Correction
limxx24=+limxx24=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to -\infty } \sqrt{x^{2} -4} } & {=} & {+\infty } \\ {\lim\limits_{x\to -\infty } \sqrt{x^{2} -4}} & {=} & {+\infty } \end{array}\right\} nous rencontrons une forme indéterminée de la forme ++\infty -\infty
  • Lorsque l'on rencontre une limite avec une formeab\sqrt{a} -\sqrt{b} , il faut penser à multiplier et à diviser par le conjugué a+b\sqrt{a} +\sqrt{b} afin d'obtenir une forme ab=(ab)(a+b)a+b\sqrt{a} -\sqrt{b} =\frac{\left(\sqrt{a} -\sqrt{b} \right)\left(\sqrt{a} +\sqrt{b} \right)}{\sqrt{a} +\sqrt{b} } .
Pour relever ce type d’indeˊtermination\red{\text{Pour relever ce type d'indétermination}}, il faut multiplier et diviser l'expression par le conjugué de x24x2+2\sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2} qui est x24+x2+2\sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2}. Cela nous donne donc :limxx24x2+2=limx(x24x2+2)(x24+x2+2)x24+x2+2{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{\left(\sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2} \right)\left(\sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2} \right)}{\sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2} } . Apparaît ici l'identité remarquable (ab)(a+b)=a2b2\left(a-b\right)\left(a+b\right)=a^{2} -b^{2} .
limxx24x2+2=limx(x24)2(x2+2)2x24+x2+2{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{\left(\sqrt{x^{2} -4} \right)^{2} -\left(\sqrt{x^{2} +2} \right)^{2} }{\sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2} }
limxx24x2+2=limxx24(x2+2)x24+x2+2{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{x^{2} -4-\left(x^{2} +2\right)}{\sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2} }
limxx24x2+2=limxx24x22x24+x2+2{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{x^{2} -4-x^{2} -2}{\sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2} }
limxx24x2+2=limx6x24+x2+2{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{-6}{\sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2} }
limx6=6limxx24+x2+2=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to -\infty } -6 } & {=} & {-6} \\ {\lim\limits_{x\to -\infty } \sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2} } & {=} & {+\infty } \end{array}\right\} par quotient\text{\red{par quotient}}
limx6x24+x2+2=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{-6}{\sqrt{x^{2} -4} +\sqrt{x^{2} +2} }=0

Finalement :\text{\purple{Finalement :}}
limxx24x2+2=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{x^{2} -4} -\sqrt{x^{2} +2} =0

Question 3

limx7x2x{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{7-x} -\sqrt{2-x}

Correction
limx7x=+limx2x=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to -\infty } \sqrt{7-x} } & {=} & {+\infty } \\ {\lim\limits_{x\to -\infty } \sqrt{2-x}} & {=} & {+\infty } \end{array}\right\} nous rencontrons une forme indéterminée de la forme ++\infty -\infty
  • Lorsque l'on rencontre une limite avec une formeab\sqrt{a} -\sqrt{b} , il faut penser à multiplier et à diviser par le conjugué a+b\sqrt{a} +\sqrt{b} afin d'obtenir une forme ab=(ab)(a+b)a+b\sqrt{a} -\sqrt{b} =\frac{\left(\sqrt{a} -\sqrt{b} \right)\left(\sqrt{a} +\sqrt{b} \right)}{\sqrt{a} +\sqrt{b} } .
Pour relever ce type d’indeˊtermination\red{\text{Pour relever ce type d'indétermination}}, il faut multiplier et diviser l'expression par le conjugué de 7x2x\sqrt{7-x} -\sqrt{2-x} qui est 7x+2x\sqrt{7-x} +\sqrt{2-x}. Cela nous donne donc :limx7x2x=limx(7x2x)(7x+2x)7x+2x{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{7-x} -\sqrt{2-x} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{\left(\sqrt{7-x} -\sqrt{2-x} \right)\left(\sqrt{7-x} +\sqrt{2-x} \right)}{\sqrt{7-x} +\sqrt{2-x} } . Apparaît ici l'identité remarquable (ab)(a+b)=a2b2\left(a-b\right)\left(a+b\right)=a^{2} -b^{2} .
limx7x2x=limx(7x)2(2x)27x+2x{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{7-x} -\sqrt{2-x} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{\left(\sqrt{7-x} \right)^{2} -\left(\sqrt{2-x} \right)^{2} }{\sqrt{7-x} +\sqrt{2-x} }
limx7x2x=limx7x(2x)7x+2x{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{7-x} -\sqrt{2-x} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{7-x-\left(2-x\right)}{\sqrt{7-x} +\sqrt{2-x} }
limx7x2x=limx7x2+x7x+2x{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{7-x} -\sqrt{2-x} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{7-x-2+x}{\sqrt{7-x} +\sqrt{2-x} }
limx7x2x=limx57x+2x{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{7-x} -\sqrt{2-x} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{5}{\sqrt{7-x} +\sqrt{2-x} }
limx5=5limx7x+2x=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to -\infty } 5} & {=} & {5} \\ {\lim\limits_{x\to -\infty } \sqrt{7-x} +\sqrt{2-x} } & {=} & {+\infty } \end{array}\right\} par quotient\text{\red{par quotient}}
limx57x+2x=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{5}{\sqrt{7-x} +\sqrt{2-x}}=0

Finalement :\text{\purple{Finalement :}}
limx7x2x=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \sqrt{7-x} -\sqrt{2-x}=0