Limites de fonctions

Limites et fonctions composées - Exercice 2

12 min
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Limites et composées.
Calculer les limites suivantes :
Question 1

limx+49+9x\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{49+\frac{9}{x} }

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer limx+49+9x\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }49+\frac{9}{x} . Ainsi : limx+16+9x=49\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} } 16+\frac{9}{x} ={\color{blue}49}
On pose X=49+9xX=49+\frac{9}{x}. Lorsque xx tend vers +{\color{red}+\infty} alors XX tend vers 49{\color{blue}49}.
Or : limX49X=49=7\lim\limits_{X\to {\color{blue}49}} \sqrt{X }=\sqrt{49}={\color{green}7}
Par composition :
limx+49+9x=7\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty}} \sqrt{49+\frac{9}{x} }={\color{green}7}
Question 2

limx+6x+53x+2\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{\frac{6x+5}{3x+2} }

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer limx+6x+53x+2\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty}}\frac{6x+5}{3x+2} .
Ainsi : limx+6x+53x+2\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }\frac{6x+5}{3x+2}
Il vient alors que :
limx+6x+53x+2=limx+x(6x+5x)x(3x+2x)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{6x+5}{3x+2} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\frac{6x+5}{x} \right)}{x\left(\frac{3x+2}{x} \right)}
limx+6x+53x+2=limx+x(6xx+5x)x(3xx+2x)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{6x+5}{3x+2} =\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\frac{6x}{x} +\frac{5}{x} \right)}{x\left(\frac{3x}{x} +\frac{2}{x} \right)}
limx+6x+53x+2=limx+x(6+5x)x(3+2x)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{6x+5}{3x+2} =\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(6+\frac{5}{x} \right)}{x\left(3+\frac{2}{x} \right)} . On simplifie par xx le numérateur et le dénominateur .
limx+6x+53x+2=limx+6+5x3+2x\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{6x+5}{3x+2} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{6+\frac{5}{x} }{3+\frac{2}{x} }
limx+6+5x=6limx+3+2x=3}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } 6+\frac{5}{x} } & {=} & {6} \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } 3+\frac{2}{x} } & {=} & {3} \end{array}\right\} par quotient, limx+6+5x3+5x=63\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{6+\frac{5}{x} }{3+\frac{5}{x} }=\frac{6}{3}
Donc : limx+6x+53x+2=2\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }\frac{6x+5}{3x+2} ={\color{blue}2}
On pose X=6x+53x+2X=\frac{6x+5}{3x+2}. Lorsque xx tend vers + {\color{red}+\infty} alors XX tend vers 2{\color{blue}2}.
Or : limX2X=2\lim\limits_{X\to {\color{blue}2}} \sqrt{X }={\color{green}\sqrt{2}}
Par composition :
limx+6x+53x+2=2\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} } \sqrt{\frac{6x+5}{3x+2} } ={\color{green}\sqrt{2}}
Question 3

limx+sin(52x+1)\lim\limits_{x\to +\infty } \sin \left(\frac{5}{2x+1} \right)

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer limx+52x+1\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }\frac{5}{2x+1} .
Ainsi : limx+52x+1=0\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }\frac{5}{2x+1}={\color{blue}0}

On pose X=52x+1X=\frac{5}{2x+1}. Lorsque xx tend vers + {\color{red}+\infty} alors XX tend vers 0{\color{blue}0}.

Or : limX0sinX=sin0=0\lim\limits_{X\to {\color{blue}0}} \sin{X }=\sin{0}={\color{green}0}

Par composition :
limx+sin(52x+1)=0 \lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} } \sin \left(\frac{5}{2x+1} \right) ={\color{green}0}
Question 4

limx+cos(2πx76x+4)\lim\limits_{x\to +\infty } \cos \left(\frac{2\pi x-7}{6x+4} \right)

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer limx+2πx76x+4\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }\frac{2\pi x-7}{6x+4} .
Ainsi : limx+2πx76x+4\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }\frac{2\pi x-7}{6x+4}
Il vient alors que :
limx+2πx76x+4=limx+x(2πx7x)x(6x+4x)\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{2\pi x-7}{6x+4} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\frac{2\pi x-7}{x} \right)}{x\left(\frac{6x+4}{x} \right)}
limx+2πx76x+4=limx+x(2πxx7x)x(6xx+4x)\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{2\pi x-7}{6x+4} =\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\frac{2\pi x}{x} -\frac{7}{x} \right)}{x\left(\frac{6x}{x} +\frac{4}{x} \right)}
limx+2πx76x+4=limx+x(2π7x)x(6+4x)\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{2\pi x-7}{6x+4} =\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(2\pi -\frac{7}{x} \right)}{x\left(6+\frac{4}{x} \right)} . On simplifie le numérateur et le dénominateur par xx .
limx+2πx76x+4=limx+2π7x6+4x\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{2\pi x-7}{6x+4} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{2\pi-\frac{7}{x} }{6+\frac{4}{x} }
limx+2π7x=2πlimx+6+4x=6}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } 2\pi-\frac{7}{x} } & {=} & {2\pi} \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } 6+\frac{4}{x} } & {=} & {6} \end{array}\right\} par quotient, limx+2π7x6+4x=2π6\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{2\pi-\frac{7}{x} }{6+\frac{4}{x} }=\frac{2\pi}{6}
Donc : limx+2πx76x+4=π3\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }\frac{2\pi x-7}{6x+4} ={\color{blue}\frac{\pi}{3}}
On pose X=2πx76x+4X=\frac{2\pi x-7}{6x+4}. Lorsque xx tend vers + {\color{red}+\infty} alors XX tend vers π3{\color{blue}\frac{\pi}{3}}.
Or : limXπ3cosX=cosπ3=12\lim\limits_{X\to {\color{blue}\frac{\pi}{3}}} \cos{X }=\cos{\frac{\pi}{3} }={\color{green}\frac{1}{2}}
Par composition :
limx+cos(2πx76x+4)=12 \lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} } \cos \left(\frac{2\pi x-7}{6x+4} \right) ={\color{green}\frac{1}{2}}