La fonction logarithme

Limites - Exercice 2

25 min
40
Déterminer la valeur des limites suivantes.
Question 1

limx1+ln(3x3)\lim\limits_{x\to 1^{+}} \ln \left(3x-3\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer limx1+3x3=0+\lim\limits_{x\to 1^{+}} 3x-3=0^{+}. Le tableau de signe ci-dessous nous explique pourquoi limx1+3x3=0+\lim\limits_{x\to 1^{+}} 3x-3=0^{+}
On pose X=3x3X=3x-3.
Ainsi : limX0+ln(X)=\lim\limits_{X\to 0^{+} } \ln \left(X\right) =-\infty.
Par composition :
limx1+ln(3x3)=\lim\limits_{x\to 1^{+}} \ln \left(3x-3\right) =-\infty
Question 2

limx+ln(1x)\lim\limits_{x\to +\infty } \ln \left(\frac{1}{x}\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer limx+1x=0+\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{x}=0^{+}.
On pose X=1xX=\frac{1}{x}.
Ainsi : limX0+ln(X)=\lim\limits_{X\to 0^{+} } \ln \left(X\right) =-\infty.
Par composition :
limx+ln(1x)=\lim\limits_{x\to +\infty } \ln \left(\frac{1}{x}\right) =-\infty

Question 3

limxln(25x)\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(2-5x\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer limx25x=+\lim\limits_{x\to -\infty } 2-5x=+\infty.
On pose X=25xX=2-5x.
Ainsi : limX+ln(X)=+\lim\limits_{X\to +\infty } \ln \left(X\right) =+\infty.
Par composition :
limxln(25x)=+\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(2-5x\right) =+\infty
Question 4

limx+ln(x2+3x2+x+1)\lim\limits_{x\to +\infty } \ln \left(\frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1}\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer : limx+x2+3x2+x+1\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1}
limx+x2+3x2+x+1=limx+x2(x2+3x2)x2(x2+x+1x2)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}\left(\frac{x^{2}+3}{x^{2}} \right)}{x^{2} \left(\frac{x^{2} +x+1}{x^{2} } \right)}
limx+x2+3x2+x+1=limx+(x2+3x2)(x2+x+1x2)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\left(\frac{x^{2} +3}{x^{2} } \right)}{\left(\frac{x^{2} +x+1}{x^{2} } \right)}
limx+x2+3x2+x+1=limx+x2x2+3x2x2x2+xx2+1x2\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\frac{x^{2} }{x^{2} } +\frac{3}{x^{2} } }{\frac{x^{2} }{x^{2} } +\frac{x}{x^{2} } +\frac{1}{x^{2} } }
limx+x2+3x2+x+1=limx+1+3x21+1x+1x2\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1+\frac{3}{x^{2} } }{1+\frac{1}{x} +\frac{1}{x^{2} } }
Ainsi : limx+1+3x2=1limx+1+1x+1x2=1}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } 1+\frac{3}{x^{2}}} & {=} & {1} \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } 1+\frac{1}{x} +\frac{1}{x^{2} } } & {=} & {1} \end{array}\right\} par quotient :
limx+x2+3x2+x+1=1\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1} =1

On pose X=x2+3x2+x+1X=\frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1}.
Ainsi : limX1ln(X)=0\lim\limits_{X\to 1} \ln \left(X\right) =0.
Par composition :
limx+ln(x2+3x2+x+1)=0\lim\limits_{x\to +\infty } \ln \left(\frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1}\right) =0
Question 5

limxln(1+1x2)\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(1+\frac{1}{x^{2}}\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer limx1+1x2=1\lim\limits_{x\to -\infty } 1+\frac{1}{x^{2}}=1.
On pose X=1+1x2X=1+\frac{1}{x^{2}}.
Ainsi : limX1ln(X)=0\lim\limits_{X\to 1} \ln \left(X\right) =0.
Par composition :
limxln(1+1x2)=0\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(1+\frac{1}{x^{2}}\right) =0
Question 6

limx9ln(x+9)\lim\limits_{x\to 9^{-}} \ln \left(-x+9\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer limx9x+9=0+\lim\limits_{x\to 9^{-}} -x+9=0^{+}. Le tableau de signe ci-dessous nous explique pourquoi limx9x+9=0+\lim\limits_{x\to 9^{-}} -x+9=0^{+}
On pose X=x+9X=-x+9.
Ainsi : limX0+ln(X)=\lim\limits_{X\to 0^{+} } \ln \left(X\right) =-\infty.
Par composition :
limx9ln(x+9)=\lim\limits_{x\to 9^{-}} \ln \left(-x+9\right) =-\infty
Question 7

limxln(x2)\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(x^{2}\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer limxx2=+\lim\limits_{x\to -\infty } x^{2}=+\infty.
On pose X=x2X=x^{2}.
Ainsi : limX+ln(X)=+\lim\limits_{X\to +\infty } \ln \left(X\right) =+\infty.
Par composition :
limxln(x2)=+\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(x^{2}\right) =+\infty
Question 8

limxln(ex+1)\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(e^{x}+1\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer limxex+1=1\lim\limits_{x\to -\infty } e^{x}+1=1 car limxex=0\lim\limits_{x\to -\infty } e^{x}=0
On pose X=ex+1X= e^{x}+1.
Ainsi : limX1ln(X)=0\lim\limits_{X\to 1} \ln \left(X\right) =0.
Par composition :
limxln(ex+1)=0\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(e^{x}+1\right) =0
Question 9

limx0+ln(sin(x))\lim\limits_{x\to 0^{+} } \ln \left(\sin\left(x\right)\right)

Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer limx0+sin(x)=0+\lim\limits_{x\to 0^{+} } \sin\left(x\right)=0^{+}
On pose X=sin(x)X= \sin\left(x\right).
Ainsi : limX0+ln(X)=\lim\limits_{X\to 0^{+}} \ln \left(X\right) =-\infty.
Par composition :
limx0+ln(sin(x))=\lim\limits_{x\to 0^{+} } \ln \left(\sin\left(x\right)\right) =-\infty