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Licence 1 · Analyse L1 — Limites, continuité et dérivabilité
Limites de fonctions
Limites de fonctions
1. Définition formelle (ε-δ)
Soit une fonction définie au voisinage de (sauf éventuellement en ). On dit que admet la limite en si :
Notation :
2. Limites infinies et à l'infini
- : pour tout , il existe tel que
- : pour tout , il existe tel que
3. Limites à gauche et à droite
admet une limite en si et seulement si .
4. Opérations sur les limites
Si et , alors :
| Opération | Résultat |
| (si ) |
Formes indéterminées : , , , , , , .
5. Théorèmes fondamentaux
Théorème des gendarmes (squeeze theorem) : Si au voisinage de et , alors .
Limites usuelles importantes :
6. Exemple résolu
Calculer .
Solution : On pose , donc quand .
Calculer .
Solution : On divise numérateur et dénominateur par :
7. Comparaison des infinis
On a les croissances comparées : quand (pour tout ).
Exercices de la leçon
Exercice 1
Quelle est la limite ?
Corrigé
Par substitution directe (la fonction est un polynôme, donc continue) : .
Exercice 2
vaut :
Corrigé
On divise par : quand .
Exercice 3
La limite vaut :
Corrigé
en utilisant .
Exercice 4
Vrai ou faux : Si et , alors n'existe pas.
Corrigé
Faux : si également, la limite peut exister (forme indéterminée ). Par exemple .
Exercice 5
vaut :
Corrigé
Par croissances comparées, l'exponentielle l'emporte sur tout polynôme : pour tout entier .
Exercice 6
Calculer .
Corrigé
On pose : .
Exercice 7
Calculer .
Corrigé
On utilise , donc .
Exercice 8
Vrai ou faux : .
Corrigé
On multiplie par le conjugué : car le dénominateur tend vers .
Exercice 9
Calculer .
Corrigé
Forme . On pose : car (croissances comparées).
Exercice 10
Calculer .
Corrigé
C'est la définition du nombre : . On peut le montrer en passant au logarithme : .
Exercice 11
Donner la définition ε-δ et montrer que .
Corrigé
Définition : si .
Preuve : Soit . On calcule . Pour que ceci soit , il suffit que . On choisit donc . Alors .
Exercice 12
Calculer .
Corrigé
On utilise le développement limité : . Donc , et en divisant par : .
Exercice 13
Montrer par le théorème des gendarmes que .
Corrigé
Preuve par les gendarmes :
Pour tout , on a , donc en divisant par :
Or et .
Par le théorème des gendarmes : .
Exercice 14
Calculer pour .
Corrigé
On factorise : . Donc quand . Alternativement, c'est avec , soit .
Exercice 15
Vrai ou faux : Si est telle que , alors il existe tel que pour tout avec .
Corrigé
Vrai. C'est le théorème de signe constant (ou de conservation du signe). Puisque , on prend . Il existe tel que , ce qui donne .
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