Limites de fonctions

Lever une forme indéterminée à l'aide de la multiplication par le conjugué - Exercice 2

15 min
30
Déterminer les limites suivantes :
Question 1

limx+1x+5x\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{\sqrt{x+5} -\sqrt{x} }

Correction
limx+x+5=+limx+x=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{x+5} } & {=} & {+\infty } \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{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 le numérateur et le dénominateur 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} } .
limx+1x+5x=limx+x+5+x(x+5x)(x+5+x)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{\sqrt{x+5} -\sqrt{x} }= \lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\sqrt{x+5} +\sqrt{x} }{\left(\sqrt{x+5} -\sqrt{x} \right)\left(\sqrt{x+5} +\sqrt{x} \right)} . Apparaît ici l'identité remarquable (ab)(a+b)=a2b2\left(a-b\right)\left(a+b\right)=a^{2} -b^{2} .
limx+1x+5x=limx+x+5+x(x+5)2(x)2\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{\sqrt{x+5} -\sqrt{x} }= \lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\sqrt{x+5} +\sqrt{x} }{\left(\sqrt{x+5} \right)^{2} -\left(\sqrt{x} \right)^{2} }
limx+1x+5x=limx+x+5+x5\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{\sqrt{x+5} -\sqrt{x} }= \lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\sqrt{x+5} +\sqrt{x} }{5}
Or : limx+x+5=+\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \sqrt{x+5} =+\infty et limx+x=+\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \sqrt{x} =+\infty , ainsi : limx+x+5+x5=+\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\sqrt{x+5} +\sqrt{x} }{5} =+\infty
Finalement :
limx+1x+5x=+\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{\sqrt{x+5} -\sqrt{x} }=+\infty

Question 2

limx+x2+2x{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x^{2} +2} -x

Correction
limx+x2+2=+limx+x=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{x^2+2} } & {=} & {+\infty } \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } 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} -b , il faut penser à multiplier le numérateur et le dénominateur par le conjugué a+b\sqrt{a} +b afin d'obtenir une forme ab=(ab)(a+b)a+b\sqrt{a} -b =\frac{\left(\sqrt{a} -b \right)\left(\sqrt{a} +b \right)}{\sqrt{a} +b } .
limx+x2+2x=limx+(x2+2x)(x2+2+x)(x2+2+x){\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x^{2} +2} -x={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{\left(\sqrt{x^{2} +2} -x\right)\left(\sqrt{x^{2} +2} +x\right)}{\left(\sqrt{x^{2} +2} +x\right)} . Apparaît ici l'identité remarquable (ab)(a+b)=a2b2\left(a-b\right)\left(a+b\right)=a^{2} -b^{2} .
limx+x2+2x=limx+(x2+2)2x2x2+2+x{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x^{2} +2} -x={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{\left(\sqrt{x^{2} +2} \right)^{2} -x^{2} }{\sqrt{x^{2} +2} +x}
limx+x2+2x=limx+x2+2x2x2+2+x{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x^{2} +2} -x={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{x^{2} +2-x^{2} }{\sqrt{x^{2} +2} +x}
limx+x2+2x=limx+2x2+2+x{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x^{2} +2} -x={\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{2}{\sqrt{x^{2} +2} +x}
limx+2=2limx+x2+2+x=+}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } 2 } & {=} & {2} \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{x^{2} +2}+x } & {=} & {+\infty } \end{array}\right\} par quotient\text{\red{par quotient}}
limx+2x2+2+x=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \frac{2}{\sqrt{x^{2} +2} +x}=0

Finalement : limx+x2+2x=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty }} \sqrt{x^{2} +2} -x=0
Question 3

limx3x+63x3{\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\sqrt{x+6} -3}{x-3}

Correction
limx3x+63=0limx3x3=0}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to 3 } \sqrt{x+6} -3} & {=} & {0 } \\ {\lim\limits_{x\to 3 } x-3} & {=} & {0 } \end{array}\right\} nous rencontrons une forme indéterminée de la forme 00\frac{0}{0}
  • Lorsque l'on rencontre une limite avec une formeab\sqrt{a} -b , il faut penser à multiplier le numérateur et le dénominateur par le conjugué a+b\sqrt{a} +b afin d'obtenir une forme ab=(ab)(a+b)a+b\sqrt{a} -b =\frac{\left(\sqrt{a} -b \right)\left(\sqrt{a} +b \right)}{\sqrt{a} +b } .
limx3x+63x3=limx3(x+63)(x+6+3)(x3)(x+6+3){\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\sqrt{x+6} -3}{x-3} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\left(\sqrt{x+6} -3\right)\left(\sqrt{x+6} +3\right)}{\left(x-3\right)\left(\sqrt{x+6} +3\right)}
limx3x+63x3=limx3(x+6)232(x3)(x+6+3){\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\sqrt{x+6} -3}{x-3} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\left(\sqrt{x+6} \right)^{2} -3^{2} }{\left(x-3\right)\left(\sqrt{x+6} +3\right)}
limx3x+63x3=limx3x+69(x3)(x+6+3){\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\sqrt{x+6} -3}{x-3} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{x+6-9}{\left(x-3\right)\left(\sqrt{x+6} +3\right)}
limx3x+63x3=limx3x3(x3)(x+6+3){\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\sqrt{x+6} -3}{x-3} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{x-3}{\left(x-3\right)\left(\sqrt{x+6} +3\right)}
limx3x+63x3=limx3x3(x3)(x+6+3){\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\sqrt{x+6} -3}{x-3} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\cancel{x-3}}{\left(\cancel{x-3}\right)\left(\sqrt{x+6} +3\right)}
limx3x+63x3=limx31x+6+3{\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\sqrt{x+6} -3}{x-3} ={\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{1}{\sqrt{x+6} +3}
limx31=1limx3x+6+3=6}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to 3 } 1 } & {=} & {1} \\ {\lim\limits_{x\to 3 } \sqrt{x+6}+3 } & {=} & {6 } \end{array}\right\} par quotient\text{\red{par quotient}}
limx31x+6+3=16{\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{1}{\sqrt{x+6} +3}=\frac{1}{6}

Finalement :
limx3x+63x3=16{\mathop{\lim }\limits_{x\to 3}} \frac{\sqrt{x+6} -3}{x-3}=\frac{1}{6}