Théorème des gendarmes - Exercice 1

8 min
20
Déterminer les limites suivantes :
Question 1

lim⁡x→+∞5+cos⁡(x)x+2\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{5+\cos \left(x\right)}{x+2}

Correction
Pour tout réel xx, on a :
−1≤cos⁡(x)≤1-1\le \cos \left(x\right)\le 1 équivaut successivement à :
−1+5≤5+cos⁡(x)≤5+1-1+5\le 5+\cos \left(x\right)\le 5+1
4≤5+cos⁡(x)≤64\le 5+\cos \left(x\right)\le 6 , on va ensuite diviser par x+2x+2 qui est strictement positif car nous sommes au voisinage de +∞+\infty
4x+2≤5+cos⁡(x)x+2≤6x+2\frac{4}{x+2} \le \frac{5+\cos \left(x\right)}{x+2} \le \frac{6}{x+2}
D’une part :\red{\text{D'une part :}} lim⁡x→+∞4x+2=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{4}{x+2} =0
D’autre part :\red{\text{D'autre part :}} lim⁡x→+∞6x+2=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{6}{x+2} =0
D'après le théorème des gendarmes : lim⁡x→+∞5+cos⁡(x)x+2=0\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{5+\cos \left(x\right)}{x+2}=0
Si on rencontre une forme Nombre∞\frac{Nombre}{\infty } alors la limite sera égale à zéro.
Question 2

lim⁡x→+∞1−2sin⁡(x)x2+1\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{1-2\sin \left(x\right)}{x^{2} +1}

Correction
Pour tout réel xx, on a :
−1≤sin⁡(x)≤1-1\le \sin \left(x\right)\le 1 équivaut successivement à :
2≥−2sin⁡(x)≥−22\ge -2\sin \left(x\right)\ge -2 , on a multiplié par un négatif donc on change le sens de l'inégalité.
−2≤−2sin⁡(x)≤2-2\le -2\sin \left(x\right)\le 2
1−2≤1−2sin⁡(x)≤1+21-2\le 1-2\sin \left(x\right)\le 1+2
−1≤1−2sin⁡(x)≤3-1\le 1-2\sin \left(x\right)\le 3 , on va ensuite diviser par x2+1x^{2} +1 qui est strictement positif
−1x2+1≤1−2sin⁡(x)x2+1≤3x2+1\frac{-1}{x^{2} +1} \le \frac{1-2\sin \left(x\right)}{x^{2} +1} \le \frac{3}{x^{2} +1}
D’une part :\red{\text{D'une part :}} lim⁡x→+∞−1x2+1=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{-1}{x^{2} +1} =0
D’autre part :\red{\text{D'autre part :}} lim⁡x→+∞3x2+1=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{3}{x^{2} +1} =0
D'après le théorème des gendarmes :
lim⁡x→+∞1−2sin⁡(x)x2+1=0\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{1-2\sin \left(x\right)}{x^{2} +1} =0
Si on rencontre une forme Nombre∞\frac{Nombre}{\infty } alors la limite sera égale à zéro.
Question 3

lim⁡x→+∞sin⁡(x)+x2x+1\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{\sin \left(x\right)+x}{2x+1}

Correction
Pour tout réel xx, on a :
−1≤sin⁡(x)≤1-1\le \sin \left(x\right)\le 1 équivaut successivement à :
−1+x≤sin⁡(x)+x≤1+x-1+x\le \sin \left(x\right)+x\le 1+x, on va ensuite diviser par 2x+12x+1 qui est strictement positif car nous sommes au voisinage de +∞+\infty
−1+x2x+1≤sin⁡(x)+x2x+1≤1+x2x+1\frac{-1+x}{2x+1} \le \frac{\sin \left(x\right)+x}{2x+1} \le \frac{1+x}{2x+1}
D’une part :\red{\text{D'une part :}} Calculons lim⁡x→+∞−1+x2x+1\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{-1+x}{2x+1} .
lim⁡x→+∞−1+x2x+1=lim⁡x→+∞x2x=lim⁡x→+∞12=12\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{-1+x}{2x+1} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x}{2x}=\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{2}=\frac{1}{2}
Finalement :\text{\purple{Finalement :}}
lim⁡x→+∞−1+x2x+1=12\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{-1+x}{2x+1} =\frac{1}{2}

D’autre part :\red{\text{D'autre part :}} Calculons lim⁡x→+∞1+x2x+1\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1+x}{2x+1} .
lim⁡x→+∞1+x2x+1=lim⁡x→+∞x2x=lim⁡x→+∞12=12\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1+x}{2x+1} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x}{2x}=\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{2}=\frac{1}{2}
Finalement :\text{\purple{Finalement :}}
lim⁡x→+∞1+x2x+1=12\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1+x}{2x+1} =\frac{1}{2}

D'après le théorème des gendarmes lim⁡x→+∞sin⁡(x)+x2x+1=12 \lim\limits_{x\to +\infty }\frac{\sin \left(x\right)+x}{2x+1} =\frac{1}{2}
Question 4

lim⁡x→+∞cos⁡(3x)+xx3+2x+1\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\cos \left(3x\right)+x}{x^{3} +2x+1}

Correction
Pour tout réel xx, on a :
−1≤cos⁡(3x)≤1-1\le \cos \left(3x\right)\le 1 équivaut successivement à :
−1+x≤cos⁡(3x)+x≤1+x-1+x\le \cos \left(3x\right)+x\le 1+x
on va ensuite diviser par x3+2x+1x^{3} +2x+1 qui est strictement positif car nous sommes au voisinage de +∞+\infty
−1+xx3+2x+1≤cos⁡(3x)+xx3+2x+1≤1+xx3+2x+1\frac{-1+x}{x^{3} +2x+1} \le \frac{\cos \left(3x\right)+x}{x^{3} +2x+1} \le \frac{1+x}{x^{3} +2x+1}
D’une part :\red{\text{D'une part :}} Calculons lim⁡x→+∞−1+xx3+2x+1\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{-1+x}{x^{3} +2x+1} .
lim⁡x→+∞−1+xx3+2x+1=lim⁡x→+∞xx3=lim⁡x→+∞1x2=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{-1+x}{x^{3} +2x+1}=\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x}{x^{3}} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{x^{2}}=0
Finalement :\text{\purple{Finalement :}}
lim⁡x→+∞−1+xx3+2x+1=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{-1+x}{x^{3} +2x+1} =0

D’autre part :\red{\text{D'autre part :}} Calculons lim⁡x→+∞1+xx3+2x+1\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1+x}{x^{3} +2x+1} .
lim⁡x→+∞1+xx3+2x+1=lim⁡x→+∞xx3=lim⁡x→+∞1x2=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1+x}{x^{3} +2x+1}=\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x}{x^{3}} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{x^{2}}=0
Finalement :\text{\purple{Finalement :}}
lim⁡x→+∞1+xx3+2x+1=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1+x}{x^{3} +2x+1} =0

D'après le théorème des gendarmes : lim⁡x→+∞cos⁡(3x)+xx3+2x+1=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\cos \left(3x\right)+x}{x^{3} +2x+1} =0
Question 5

lim⁡x→+∞2+sin⁡(x)x+1\lim\limits_{x\to +\infty }2+\frac{\sin \left(x\right)}{x+1}

Correction
Pour tout réel xx, on a :
−1≤sin⁡(x)≤1-1\le \sin \left(x\right)\le 1 équivaut successivement à :
−1x+1≤sin⁡(x)x+1≤1x+1\frac{-1}{x+1} \le \frac{\sin \left(x\right)}{x+1} \le \frac{1}{x+1} . On a divisé par x+1x+1 qui est positif car nous sommes au voisinage de +∞+\infty donc on ne change pas le sens de l'inégalité.
2+−1x+1≤2+sin⁡(x)x+1≤2+1x+12+\frac{-1}{x+1} \le 2+\frac{\sin \left(x\right)}{x+1} \le2+\frac{1}{x+1}
D’une part :\red{\text{D'une part :}} lim⁡x→+∞2+−1x+1=2\lim\limits_{x\to +\infty } 2+\frac{-1}{x+1} =2 car lim⁡x→+∞−1x+1=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{-1}{x+1} =0
D’autre part :\red{\text{D'autre part :}} lim⁡x→+∞2+1x+1=2\lim\limits_{x\to +\infty } 2+\frac{1}{x+1} =2 car lim⁡x→+∞1x+1=0\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{1}{x+1} =0
D'après le théorème des gendarmes lim⁡x→+∞2+sin⁡(x)x+1=2\lim\limits_{x\to +\infty }2+\frac{\sin \left(x\right)}{x+1} =2

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