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La fonction logarithme
Limites - Exercice 2
25 min
40
Déterminer la valeur des limites suivantes.
Question 1
lim
x
→
1
+
ln
(
3
x
−
3
)
\lim\limits_{x\to 1^{+}} \ln \left(3x-3\right)
x
→
1
+
lim
ln
(
3
x
−
3
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer
lim
x
→
1
+
3
x
−
3
=
0
+
\lim\limits_{x\to 1^{+}} 3x-3=0^{+}
x
→
1
+
lim
3
x
−
3
=
0
+
. Le tableau de signe ci-dessous nous explique pourquoi
lim
x
→
1
+
3
x
−
3
=
0
+
\lim\limits_{x\to 1^{+}} 3x-3=0^{+}
x
→
1
+
lim
3
x
−
3
=
0
+
On pose
X
=
3
x
−
3
X=3x-3
X
=
3
x
−
3
.
Ainsi :
lim
X
→
0
+
ln
(
X
)
=
−
∞
\lim\limits_{X\to 0^{+} } \ln \left(X\right) =-\infty
X
→
0
+
lim
ln
(
X
)
=
−
∞
.
Par composition :
lim
x
→
1
+
ln
(
3
x
−
3
)
=
−
∞
\lim\limits_{x\to 1^{+}} \ln \left(3x-3\right) =-\infty
x
→
1
+
lim
ln
(
3
x
−
3
)
=
−
∞
Question 2
lim
x
→
+
∞
ln
(
1
x
)
\lim\limits_{x\to +\infty } \ln \left(\frac{1}{x}\right)
x
→
+
∞
lim
ln
(
x
1
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer
lim
x
→
+
∞
1
x
=
0
+
\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{x}=0^{+}
x
→
+
∞
lim
x
1
=
0
+
.
On pose
X
=
1
x
X=\frac{1}{x}
X
=
x
1
.
Ainsi :
lim
X
→
0
+
ln
(
X
)
=
−
∞
\lim\limits_{X\to 0^{+} } \ln \left(X\right) =-\infty
X
→
0
+
lim
ln
(
X
)
=
−
∞
.
Par composition :
lim
x
→
+
∞
ln
(
1
x
)
=
−
∞
\lim\limits_{x\to +\infty } \ln \left(\frac{1}{x}\right) =-\infty
x
→
+
∞
lim
ln
(
x
1
)
=
−
∞
Question 3
lim
x
→
−
∞
ln
(
2
−
5
x
)
\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(2-5x\right)
x
→
−
∞
lim
ln
(
2
−
5
x
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer
lim
x
→
−
∞
2
−
5
x
=
+
∞
\lim\limits_{x\to -\infty } 2-5x=+\infty
x
→
−
∞
lim
2
−
5
x
=
+
∞
.
On pose
X
=
2
−
5
x
X=2-5x
X
=
2
−
5
x
.
Ainsi :
lim
X
→
+
∞
ln
(
X
)
=
+
∞
\lim\limits_{X\to +\infty } \ln \left(X\right) =+\infty
X
→
+
∞
lim
ln
(
X
)
=
+
∞
.
Par composition :
lim
x
→
−
∞
ln
(
2
−
5
x
)
=
+
∞
\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(2-5x\right) =+\infty
x
→
−
∞
lim
ln
(
2
−
5
x
)
=
+
∞
Question 4
lim
x
→
+
∞
ln
(
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
)
\lim\limits_{x\to +\infty } \ln \left(\frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1}\right)
x
→
+
∞
lim
ln
(
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer :
lim
x
→
+
∞
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1}
x
→
+
∞
lim
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
lim
x
→
+
∞
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
=
lim
x
→
+
∞
x
2
(
x
2
+
3
x
2
)
x
2
(
x
2
+
x
+
1
x
2
)
\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)}
x
→
+
∞
lim
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
=
x
→
+
∞
lim
x
2
(
x
2
x
2
+
x
+
1
)
x
2
(
x
2
x
2
+
3
)
lim
x
→
+
∞
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
=
lim
x
→
+
∞
(
x
2
+
3
x
2
)
(
x
2
+
x
+
1
x
2
)
\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)}
x
→
+
∞
lim
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
=
x
→
+
∞
lim
(
x
2
x
2
+
x
+
1
)
(
x
2
x
2
+
3
)
lim
x
→
+
∞
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
=
lim
x
→
+
∞
x
2
x
2
+
3
x
2
x
2
x
2
+
x
x
2
+
1
x
2
\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} } }
x
→
+
∞
lim
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
=
x
→
+
∞
lim
x
2
x
2
+
x
2
x
+
x
2
1
x
2
x
2
+
x
2
3
lim
x
→
+
∞
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
=
lim
x
→
+
∞
1
+
3
x
2
1
+
1
x
+
1
x
2
\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} } }
x
→
+
∞
lim
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
=
x
→
+
∞
lim
1
+
x
1
+
x
2
1
1
+
x
2
3
Ainsi :
lim
x
→
+
∞
1
+
3
x
2
=
1
lim
x
→
+
∞
1
+
1
x
+
1
x
2
=
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\}
x
→
+
∞
lim
1
+
x
2
3
x
→
+
∞
lim
1
+
x
1
+
x
2
1
=
=
1
1
}
par quotient :
lim
x
→
+
∞
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
=
1
\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1} =1
x
→
+
∞
lim
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
=
1
On pose
X
=
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
X=\frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1}
X
=
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
.
Ainsi :
lim
X
→
1
ln
(
X
)
=
0
\lim\limits_{X\to 1} \ln \left(X\right) =0
X
→
1
lim
ln
(
X
)
=
0
.
Par composition :
lim
x
→
+
∞
ln
(
x
2
+
3
x
2
+
x
+
1
)
=
0
\lim\limits_{x\to +\infty } \ln \left(\frac{x^{2}+3}{x^{2}+x+1}\right) =0
x
→
+
∞
lim
ln
(
x
2
+
x
+
1
x
2
+
3
)
=
0
Question 5
lim
x
→
−
∞
ln
(
1
+
1
x
2
)
\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(1+\frac{1}{x^{2}}\right)
x
→
−
∞
lim
ln
(
1
+
x
2
1
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer
lim
x
→
−
∞
1
+
1
x
2
=
1
\lim\limits_{x\to -\infty } 1+\frac{1}{x^{2}}=1
x
→
−
∞
lim
1
+
x
2
1
=
1
.
On pose
X
=
1
+
1
x
2
X=1+\frac{1}{x^{2}}
X
=
1
+
x
2
1
.
Ainsi :
lim
X
→
1
ln
(
X
)
=
0
\lim\limits_{X\to 1} \ln \left(X\right) =0
X
→
1
lim
ln
(
X
)
=
0
.
Par composition :
lim
x
→
−
∞
ln
(
1
+
1
x
2
)
=
0
\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(1+\frac{1}{x^{2}}\right) =0
x
→
−
∞
lim
ln
(
1
+
x
2
1
)
=
0
Question 6
lim
x
→
9
−
ln
(
−
x
+
9
)
\lim\limits_{x\to 9^{-}} \ln \left(-x+9\right)
x
→
9
−
lim
ln
(
−
x
+
9
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer
lim
x
→
9
−
−
x
+
9
=
0
+
\lim\limits_{x\to 9^{-}} -x+9=0^{+}
x
→
9
−
lim
−
x
+
9
=
0
+
. Le tableau de signe ci-dessous nous explique pourquoi
lim
x
→
9
−
−
x
+
9
=
0
+
\lim\limits_{x\to 9^{-}} -x+9=0^{+}
x
→
9
−
lim
−
x
+
9
=
0
+
On pose
X
=
−
x
+
9
X=-x+9
X
=
−
x
+
9
.
Ainsi :
lim
X
→
0
+
ln
(
X
)
=
−
∞
\lim\limits_{X\to 0^{+} } \ln \left(X\right) =-\infty
X
→
0
+
lim
ln
(
X
)
=
−
∞
.
Par composition :
lim
x
→
9
−
ln
(
−
x
+
9
)
=
−
∞
\lim\limits_{x\to 9^{-}} \ln \left(-x+9\right) =-\infty
x
→
9
−
lim
ln
(
−
x
+
9
)
=
−
∞
Question 7
lim
x
→
−
∞
ln
(
x
2
)
\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(x^{2}\right)
x
→
−
∞
lim
ln
(
x
2
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer
lim
x
→
−
∞
x
2
=
+
∞
\lim\limits_{x\to -\infty } x^{2}=+\infty
x
→
−
∞
lim
x
2
=
+
∞
.
On pose
X
=
x
2
X=x^{2}
X
=
x
2
.
Ainsi :
lim
X
→
+
∞
ln
(
X
)
=
+
∞
\lim\limits_{X\to +\infty } \ln \left(X\right) =+\infty
X
→
+
∞
lim
ln
(
X
)
=
+
∞
.
Par composition :
lim
x
→
−
∞
ln
(
x
2
)
=
+
∞
\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(x^{2}\right) =+\infty
x
→
−
∞
lim
ln
(
x
2
)
=
+
∞
Question 8
lim
x
→
−
∞
ln
(
e
x
+
1
)
\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(e^{x}+1\right)
x
→
−
∞
lim
ln
(
e
x
+
1
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer
lim
x
→
−
∞
e
x
+
1
=
1
\lim\limits_{x\to -\infty } e^{x}+1=1
x
→
−
∞
lim
e
x
+
1
=
1
car
lim
x
→
−
∞
e
x
=
0
\lim\limits_{x\to -\infty } e^{x}=0
x
→
−
∞
lim
e
x
=
0
On pose
X
=
e
x
+
1
X= e^{x}+1
X
=
e
x
+
1
.
Ainsi :
lim
X
→
1
ln
(
X
)
=
0
\lim\limits_{X\to 1} \ln \left(X\right) =0
X
→
1
lim
ln
(
X
)
=
0
.
Par composition :
lim
x
→
−
∞
ln
(
e
x
+
1
)
=
0
\lim\limits_{x\to -\infty } \ln \left(e^{x}+1\right) =0
x
→
−
∞
lim
ln
(
e
x
+
1
)
=
0
Question 9
lim
x
→
0
+
ln
(
sin
(
x
)
)
\lim\limits_{x\to 0^{+} } \ln \left(\sin\left(x\right)\right)
x
→
0
+
lim
ln
(
sin
(
x
)
)
Correction
Ici, il s'agit d'une limite par composition.
On commence par calculer
lim
x
→
0
+
sin
(
x
)
=
0
+
\lim\limits_{x\to 0^{+} } \sin\left(x\right)=0^{+}
x
→
0
+
lim
sin
(
x
)
=
0
+
On pose
X
=
sin
(
x
)
X= \sin\left(x\right)
X
=
sin
(
x
)
.
Ainsi :
lim
X
→
0
+
ln
(
X
)
=
−
∞
\lim\limits_{X\to 0^{+}} \ln \left(X\right) =-\infty
X
→
0
+
lim
ln
(
X
)
=
−
∞
.
Par composition :
lim
x
→
0
+
ln
(
sin
(
x
)
)
=
−
∞
\lim\limits_{x\to 0^{+} } \ln \left(\sin\left(x\right)\right) =-\infty
x
→
0
+
lim
ln
(
sin
(
x
)
)
=
−
∞