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Limites et continuité

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 1 Exercice 1:

f

x x

x x

x 1 x 1

x 3

1 / f ( x ) D IR \{ 1 }

1 x

lim f ( x ) lim x 1 x lim f ( x ) lim x 1

x lim f ( x )

lim f ( x )

 

 

 

 

 

 

f

x x

x x

x 1

x 1

x ² 1

2 / f ( x ) D IR \{ 1 }

( x 1 )² lim f ( x ) lim x ² 1

x ² lim f ( x ) lim x ² 1

x ² lim f ( x )

lim f ( x )

 

 

 

 

f

x x

x x

x 3

x 3

x 3

x 3

x 2

3 / f ( x ) D IR \{ 3 ,3 }

x ² 9

lim f ( x ) lim 1 0 x lim f ( x ) lim 1 0

x lim f ( x )

lim f ( x ) lim f ( x ) lim f ( x )

 

 





 

 

 

 

x - 1 +

1-x + 0 -

x - 1 +

1-x + 0 -

x - 1 +

(1-x)² + 0 +

x - -3 3 +

x²-9 + 0 - 0 +

(2)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 2

f

x x

x x

x 2

x 2

x 2

x 2

3 x 5

3 / f ( x ) 1 D IR \{ 2 , 2 }

x ² 4 lim f ( x ) 1 lim 3 1

x lim f ( x ) 1 lim 3 1

x lim f ( x )

lim f ( x ) lim f ( x ) lim f ( x )

 

 





 

 

 

 

 

 

 

Exercice 2:

x 0

x 2

x 2

x

lim 2 sin x lim 2

cos x lim ( tgx )²

lim sin(1 ) 0 x



 

 

 

Exercice 3:

1/ f(x)= 2 x ²  1 x ² 3 x 2 ; Df={xIR;2x²+1 0 et x²-3x+2 0}

Df=]- ,1][2,+ [

x x

x

x x

x

1 3 2

lim f ( x ) lim | x | 2 | x | 1

x ² x x ²

1 3 2

lim x ( 2 1 )

x ² x x ²

1 3 2

lim f ( x ) lim | x | 2 | x | 1

x ² x x ²

1 3 2

lim ( x )( 2 1 )

x ² x x ²

 



 



 

   

 

   

x - -2 2 +

x²-4 + 0 - 0 +

x 0 sinx - 0 +

x 2

cosx + 0 -

x - 1 2 +

x²-3x+2 + 0 - 0 +

(3)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 3

2/ f(x)= 1 1

x ² 9 x 3

; Df={xIR; x²-90 et x-3 >0}=]3,+ [

x

x 3 x 3

x 3

lim f ( x ) 0

x 3 1

lim f ( x ) lim

x 3 ( x 3 )( x 3 )

1 1 1

lim x 3 ( 0 )

x 3 x 3 6



     

3/ f(x)= x 3 2

x 1

 

; Df={xIR; x-3 0 et x-10}=[3,+ [

x x

x

x 1 lim f ( x ) lim

( x 1 )( x 3 2 )

lim 1 0

x 3 2

 



 

 

4/ f(x)= 4 x ² 2 x  2 2 x 1 ; Df={xIR; 4x²-2x-2 0}=]- ,-1

2 ][1,+ [

x

x x

x

x x

lim f ( x )

4 x² 2x 2 ( 2x 1 )² lim f ( x ) lim

4 x² 2x 2 2x 1 lim 2x 3

4 x² 2x 2 2x 1

3 3

x( 2 ) 2

2 1

x x

lim lim

2 2 2

2 2 1

2 2 1

4 2

x 4 2

x x

x x



 



 

     

 

 

 

   

   

Exercice 4:

x 1 t 0 t 0

x 4

t 0 x t 0

x 2

tg( x )

sin( x² 1 ) sin t 4 tgt

lim lim 1 ; lim lim 1

1 t x t

4 cos( x ) 1

cos t 1 1 sin t

lim 2 lim 0 ; lim x sin lim 1

t x t

( x ) 2





(4)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 4 Exercice 5:

1/ Df={xIR; x 1 0 ; x 0 x

}=]- ,0[[1,+ [.

2/

x x x 0

lim f ( x ) 1 ; lim f ( x ) 1 ; lim f ( x )

 

 

3/

x

lim f ( x ) 1

 :y=1 est une asymptote horizontale de f au voisinage de + .

xlim f ( x ) 1

 :y=1 est une asymptote horizontale de f au voisinage de -

x 0

lim f ( x )

  D:x=0 est une asymptote verticale.

Exercice 6:

x x x

x 1

lim f ( x ) 1 lim 1 lim 2

1 1

| x | 1 1

x ² x ²

      

x

lim f ( x ) 2

 :y=2 est une asymptote horizontale de f au voisinage de

+

x x x

x 1

lim f ( x ) 1 lim 1 lim 0

1 1

| x | 1 1

x ² x ²

      

xlim f ( x ) 0

 :y=0 est une asymptote horizontale de f au voisinage de -Exercice 7 :

a) Df={xIR, x²+2x 0}=]-,-2][0,+[.

b)

x x

x

lim f ( x ) lim 2 x 5 | x | 1 2 x

5 2

lim x ( 2 1 )

x x

 



 

   

x x

x

lim f ( x ) lim 2 x 5 | x | 1 2 x

5 2

lim x ( 2 1 )

x x

 



 

   

c)

(5)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 5

x x

x

x

lim f ( x ) ( x 4 ) lim x 1 x ² 2 x ( x 1 )² ( x ² 2 x )

lim x 1 x ² 2 x

lim 1 0

x 1 x ² 2 x

 





 

 

 

d'ou : y=x+4 est une asymptote oblique de au voisinage de +.

d)

x x

x

x

f ( x ) 2 x 5 x ² 2 x

lim lim

x x

2 x 5 x ² 2 x

lim x x

2 x 5 x ² 2 x

lim x x ²

2 1 3

 





 

  

x x

x x

x

lim f ( x ) 3 x lim 5 ( x x ² 2 x ) x ² ( x ² 2 x ) lim 5

x x ² 2 x 5 lim 2 x

x ( 1 1 2 ) x

5 lim 2 5 1 6

1 1 2 x

 







 

    

d'ou D:y=3x+6 est une asymptote oblique de au voisinage de -. Exercice 8:

2 2 2

2 2

3 2 5 9 (2 5)

lim ( ) lim lim

2 ( 2)(3 2 5)

2( 2) 2 1

lim lim

( 2)(3 2 5) 3 2 5 3

x x x

x x

x x

f x x x x

x

x x x

f est continue en 2

2

lim ( ) (2) 2

x f x f m

Exercice 9:

1/

(6)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 6

1 1

1 1

lim ( ) lim 1 1 (1)

3

lim ( ) lim 2 2 1

2

x x

x x

f x x f

x

m x

f x m

x

  

f est continue en 1 2m-1= -1 m=0 2/ a)

3 3

2 2

3 3

2 2

lim ( ) lim 3

2

² 1 13

lim ( ) lim

² 2 4 5

x x

x x

f x x

x f x x

x x

 

3 3

2 2

lim ( ) lim ( )

x x

f x f x

f n'est pas continue en 3

2 . b) continuité de f sur ]- ,1[:

1 3 x x

x

est continue sur IR|{3} f est continue sur ]- ,1[

continuité de f sur ]1, 3

2 [

2 x x

x

est continue sur IR|{2} f est continue sur ]1, 3

2[ continuité de f sur ] 3

2,+ [:

² 1

² 2 4

x x

x x

est continue sur IR|{ 1 5, 1  5} f est continue sur ] 3

2 ,+[

En conclusion f est continue sur IR|{3

2 }.

Exercice 10:

1/

1 0

0

cos( )

2 2

lim ( ) lim 1

sin( ) lim 2

2

x t

t

t

f x on pose t x

t t t

 

 

f est continue en 1.

(7)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 7 2/ continuité de f sur IR|{1}:

cos( )

x 2x

est continue sur IR et en particulier sur IR|{1}

x x-1 est continue et non nulle sur IR|{1}

f est continue sur IR|{1}

en conclusion f est continue sur IR.

Exercice 11:

² 1 ²

lim ( ) lim ² 1 lim

² 1

1 1

(1 ) 1

lim lim 1

1 1 1 1 2

( 1 1) ( 1 1)

² ²

x x x

x x

x x x

f x x a x x a

x x x

x x x

a a a

x x x x x

  

 

  

     

  

     

   

(1 1)

lim ( ) lim 1 lim lim

² 3 2 3 2

( 1 )

² 1 1

lim lim

3 2

1 ²

1 lim

x x x x

x x

x

x x x

f x bx bx

x x

x x

bx x

x x

bx

   

 



 

  

si b=0 lim ( ) 1

x

f x  

si b <0 lim ( )

x

f x  

si b >0 lim ( )

x

f x  

2/

0 0

0 0

lim ( ) lim ² 1 1 (0)

lim ( ) lim ² 0

x x

x x

f x x a x x a f

f x x x

      

 

f est continue en 0 a+1=0 a= -1

1 1

1 1 1

1

lim ( ) lim ² 0 (1)

1 ( 1)( ² 3 2)

lim ( ) lim lim

( 1)( 1)

² 3 2

² 3 2

lim 2

1

x x

x x x

x

f x x x f

x x x

f x bx b

x x

x

b x b

x

  

 

 

 

     

f est continue en 1 b-2=0 b=2.

(8)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 8 Exercice 12:

1/ a) 1ercas: a-1=0 a=1;

x x

lim f ( x ) lim x 1

x2èmecas: a-10 a1;

x x x

x x

( a 1 )x²

lim f ( x ) lim ( a 1 ) lim x

x si a 1 lim f ( x ) si a 1 lim f ( x )

  





   

   

   

b)

x 2 er

x 2 x 2

ème

x 2 x 2

lim ( a 1 )x² x 3 2a 3 1 cas : a 3

2

lim f ( x ) ; lim f ( x ) 2 cas : a 3

2

lim f ( x ) ; lim f ( x )

    

 

   

 

   

ème

x 2

3 cas : a 3 2

5 3

( x 2 )( x )

5 3

2 5

f ( x ) ( x )

x 2 2 5

lim f ( x ) 13

2

 

   

  

 

2/ a) Dg ={xIR; x²-x0}=]- ,0]U[1,+ [ b)

x

x x

x x x

lim g( x )

lim g( x ) lim x( 1 1 2 ) x

x 1 1

lim g( x ) x lim lim

x 1 1 2

1 1

x



 

  

 

    

  

   

   

c)d’après b) on a :

(9)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 9

x

lim g( x ) ( x 1) 0

    2 donc :y= 1

x 2

  est une asymptote au voisinage de + de g .

Exercice 13:

1/ x x²+x-2 est positive donc x  x 2est définie sur IR , par suite f est définie sur ]- , 1].

x 3 2 x 1

 

est définie sur {xIR; x²+3 0 ; x-1 0}=IR\{1} donc f est définie sur ]1,+ [

Ainsi Df=IR.

2/

x 1 x 1

x 1 x 1 x 1

x 1

3 1

lim f ( x ) lim x 2 x f ( 1 )

2 2

3 2 ( x 1 )( x 1 )

lim f ( x ) lim lim

x 1 ( x 1 )( x² 3 2 )

x 1 1

lim 3 2 2

     

   

 

   

  

 

f est continue en 1.

3/

x x x

3 1 2 3

lim f ( x ) lim x 2 x lim x( 1 )

2 x 2

           

x x x

x

3 2

x( 1 )

3 2 x

lim f ( x ) lim lim

x 1 x( 1 1)

x

3 2

1 x

lim 1

1 1 x

  



 

   

 

 

 

Exercice 14:

1/ a) Df={xIR; 2x²+x-10}=IR\{-1,1 2} b)

(10)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 10

3

x x x x x

x 1

1 x

lim f ( x ) lim lim xf ( x ) lim lim x

2x² 2 2x²

( x 1 )( x 11 ) ( x 11 )

f ( x ) lim f ( x ) 4

1 2x 1

2( x 1 )( x ) 2

    



 

       

    

   

   2/

x x

x x

lim 9 x² 2 ax lim x( 9 2 a )

lim x et lim 9 2 a 3 a

 

 

    

     

1ercas: 3-a >0 3>a;

x

lim 9x² 2 ax

    

2mercas: 3-a <0 3<a;

x

lim 9x² 2 ax

    

3èmecas: a=3; 2

9x² 2 3x

9x² 2 3x

  

 

x x

lim 9x² 2 3x lim 2 0

9x² 2 3x

    

  3/ Dg=]- ,2]U[5,+ [.

b)

x x

x x

1 7 10

x( 3 1

x x

lim g( x ) lim 2

x( 1 1) x

1 7 10

x( 3 1 )

x x

lim g( x ) lim 4

x( 1 1) x

 

 

   

 

   

 

x 1

( 3x 1 )² ( x² 7 x 10 ) 8 x² x 9

g( x )

( x 1 )( 3x 1 7 x 10 ) ( x 1 )( 3x 1 7 x 10 ) 8( x 1 )( x 9 )

8 x 9 8

( x 1 )( 3x 1 7 x 10 ) 3x 1 7 x 10 lim g( x ) 17

4

     

 

         

  

 

        

c)

(11)

2010-2011

www.zribimaths.jimdo.com Page 11

x

x x x

lim g( x ) x

x

lim xg( x ) ( lim x )( lim g( x ))

g( x )

lim 0

x lim x



  

 

  

 

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