Limites et fonctions composées - Exercice 1

25 min
40
Limites et composées.
Calculer les limites suivantes :
Question 1

lim⁡x→+∞36+4x\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{36+\frac{4}{x} }

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→+∞36+4x\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} }36+\frac{4}{x} . Ainsi : lim⁡x→+∞36+4x=36\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty} } 36+\frac{4}{x} ={\color{blue}36}
On pose X=36+4xX=36+\frac{4}{x}. Lorsque xx tend vers +∞{\color{red}+\infty} alors XX tend vers 36{\color{blue}36}.
Or : lim⁡X→36X=36=6\lim\limits_{X\to {\color{blue}36}} \sqrt{X }=\sqrt{36}={\color{green}6}
Par composition :
lim⁡x→+∞36+4x=6\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty}} \sqrt{36+\frac{4}{x} }={\color{green}6}
Question 2

lim⁡x→+∞4x+1x+6\lim\limits_{x\to +\infty } \sqrt{\frac{4x+1}{x+6} }

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→+∞4x+1x+6\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } }\frac{4x+1}{x+6} .
Ainsi : lim⁡x→+∞4x+1x+6\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty }}\frac{4x+1}{x+6}
Il vient alors que :
lim⁡x→+∞4x+1x+6=lim⁡x→+∞x(4x+1x)x(x+6x)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{4x+1}{x+6} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\frac{4x+1}{x} \right)}{x\left(\frac{x+6}{x} \right)}
lim⁡x→+∞4x+1x+6=lim⁡x→+∞x(4xx+1x)x(xx+6x)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{4x+1}{x+6} =\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\frac{4x}{x} +\frac{1}{x} \right)}{x\left(\frac{x}{x} +\frac{6}{x} \right)}
lim⁡x→+∞4x+1x+6=lim⁡x→+∞x(4+1x)x(1+6x)\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{4x+1}{x+6} =\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(4+\frac{1}{x} \right)}{x\left(1+\frac{6}{x} \right)} . On simplifie par xx le numérateur et le dénominateur .
lim⁡x→+∞4x+1x+6=lim⁡x→+∞4+1x1+6x\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{4x+1}{x+6} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{4+\frac{1}{x} }{1+\frac{6}{x} }
lim⁡x→+∞4+1x=4lim⁡x→+∞1+6x=1}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } 4+\frac{1}{x} } & {=} & {4} \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } 1+\frac{6}{x} } & {=} & {1} \end{array}\right\} par quotient, lim⁡x→+∞4+1x1+6x=4\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{4+\frac{1}{x} }{1+\frac{6}{x} }=4
Donc : lim⁡x→+∞4x+1x+6=4\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } }\frac{4x+1}{x+6} ={\color{blue}4}
On pose X=4x+1x+6X=\frac{4x+1}{x+6}. Lorsque xx tend vers +∞{\color{red}+\infty } alors XX tend vers 4{\color{blue}4}.
Or : lim⁡X→4X=4=2\lim\limits_{X\to {\color{blue}4}} \sqrt{X }=\sqrt{4}={\color{green}2}
Par composition :
lim⁡x→+∞4x+1x+6=2\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } } \sqrt{\frac{4x+1}{x+6} } ={\color{green}2}
Question 3

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

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→+∞1x+1\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } }\frac{1}{x+1} .
Ainsi : lim⁡x→+∞1x+1=0\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } }\frac{1}{x+1}={\color{blue}0}

On pose X=1x+1X=\frac{1}{x+1}. Lorsque xx tend vers +∞{\color{red}+\infty } alors XX tend vers 0{\color{blue}0}.

Or : lim⁡X→0sin⁡X=sin⁡0=0\lim\limits_{X\to {\color{blue}0}} \sin{X }=\sin{0}={\color{green}0}

Par composition :
lim⁡x→+∞sin⁡(1x+1)=0 \lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } } \sin \left(\frac{1}{x+1} \right) ={\color{green}0}
Question 4

lim⁡x→+∞cos⁡(πx−32x+1)\lim\limits_{x\to +\infty } \cos \left(\frac{\pi x-3}{2x+1} \right)

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→+∞πx−32x+1\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty }}\frac{\pi x-3}{2x+1} .
Ainsi : lim⁡x→+∞πx−32x+1\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } }\frac{\pi x-3}{2x+1}
Il vient alors que :
lim⁡x→+∞πx−32x+1=lim⁡x→+∞x(πx−3x)x(2x+1x)\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{\pi x-3}{2x+1} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\frac{\pi x-3}{x} \right)}{x\left(\frac{2x+1}{x} \right)}
lim⁡x→+∞πx−32x+1=lim⁡x→+∞x(πxx−3x)x(2xx+1x)\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{\pi x-3}{2x+1} =\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\frac{\pi x}{x} -\frac{3}{x} \right)}{x\left(\frac{2x}{x} +\frac{1}{x} \right)}
lim⁡x→+∞πx−32x+1=lim⁡x→+∞x(π−3x)x(2+1x)\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{\pi x-3}{2x+1} =\mathop{\lim }\limits_{x\to +\infty } \frac{x\left(\pi -\frac{3}{x} \right)}{x\left(2+\frac{1}{x} \right)} . On simplifie le numérateur et le dénominateur par xx .
lim⁡x→+∞πx−32x+1=lim⁡x→+∞π−3x2+1x\lim\limits_{x\to +\infty }\frac{\pi x-3}{2x+1} =\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\pi-\frac{3}{x} }{2+\frac{1}{x} }
lim⁡x→+∞π−3x=πlim⁡x→+∞2+1x=2}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to +\infty } \pi-\frac{3}{x} } & {=} & {\pi} \\ {\lim\limits_{x\to +\infty } 2+\frac{1}{x} } & {=} & {2} \end{array}\right\} par quotient, lim⁡x→+∞π−3x2+1x=π2\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{\pi-\frac{3}{x} }{2+\frac{1}{x} }=\frac{\pi}{2}
Donc : lim⁡x→+∞πx−32x+1=π2\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } }\frac{\pi x-3}{2x+1} ={\color{blue}\frac{\pi}{2}}
On pose X=πx−32x+1X=\frac{\pi x-3}{2x+1}. Lorsque xx tend vers +∞{\color{red}+\infty } alors XX tend vers π2{\color{blue}\frac{\pi}{2}}.
Or : lim⁡X→π2cos⁡X=cos⁡π2=0\lim\limits_{X\to {\color{blue}\frac{\pi}{2}}} \cos{X }=\cos{\frac{\pi}{2} }={\color{green}0}
Par composition :
lim⁡x→+∞cos⁡(πx−32x+1)=0 \lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } } \cos \left(\frac{\pi x-3}{2x+1} \right) ={\color{green}0}
Question 5

lim⁡x→+∞(−x2+1)7\lim\limits_{x\to +\infty } \left(-x^{2} +1\right)^{7}

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→+∞−x2+1\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } }-x^{2} +1 .
Ainsi : lim⁡x→+∞−x2+1=−∞\lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } }-x^{2} +1={\color{blue}-\infty}

On pose X=−x2+1X=-x^{2} +1. Lorsque xx tend vers +∞{\color{red}+\infty } alors XX tend vers −∞{\color{blue}-\infty }.

Or : lim⁡X→−∞X7=−∞\lim\limits_{X\to {\color{blue}-\infty}} X^{7} ={\color{green}-\infty}

Par composition :
lim⁡x→+∞(−x2+1)7=−∞ \lim\limits_{x\to {\color{red}+\infty } } \left(-x^{2} +1\right)^{7} ={\color{green}-\infty}
Question 6

lim⁡x→3+2(x−3)2\lim\limits_{x\to 3^{+} }\frac{2}{\left(x-3\right)^{2} }

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→3+(x−3)2\lim\limits_{x\to {\color{red}3^{+}} }\left(x-3\right)^{2} .
Ainsi : lim⁡x→3+(x−3)2=0+\lim\limits_{x\to {\color{red}3^{+}} }\left(x-3\right)^{2}={\color{blue}0^{+}}
On pose X=(x−3)2X=\left(x-3\right)^{2}. Lorsque xx tend vers 3+{\color{red}3^{+}} alors XX tend vers 0+{\color{blue}0^{+}}.
Or : lim⁡X→0+2X=+∞\lim\limits_{X\to {\color{blue}0^{+}}} \frac{2}{X} ={\color{green}+\infty }
Par composition :
lim⁡x→3+2(x−3)2=+∞\lim\limits_{x\to {\color{red}3^{+}} }\frac{2}{\left(x-3\right)^{2} } ={\color{green}+\infty}
Question 7

lim⁡x→−∞2−3x\lim\limits_{x\to -\infty } \sqrt{2-3x }

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→−∞2−3x\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty } }2-3x . Ainsi : lim⁡x→−∞2−3x=+∞\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty } } 2-3x ={\color{blue}+\infty}
On pose X=2−3xX=2-3x. Lorsque xx tend vers −∞{\color{red}-\infty } alors XX tend vers +∞{\color{blue}+\infty}.
Or : lim⁡X→+∞X=+∞\lim\limits_{X\to {\color{blue}+\infty} } \sqrt{X }={\color{green}+\infty}
Par composition :
lim⁡x→−∞2−3x=+∞\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty } } \sqrt{2-3x }={\color{green}+\infty}
Question 8

lim⁡x→−∞36x2−14x2+3\lim\limits_{x\to -\infty } \sqrt{\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3} }

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→−∞36x2−14x2+3\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty } }\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3} .
Ainsi : lim⁡x→−∞36x2−14x2+3\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty} }\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3}
Il vient alors que :
lim⁡x→−∞36x2−14x2+3=lim⁡x→−∞x2(36x2−1x2)x2(4x2+3x2)\lim\limits_{x\to -\infty }\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3} =\lim\limits_{x\to -\infty } \frac{x^{2}\left(\frac{36x^{2} -1}{x^{2}} \right)}{x^{2}\left(\frac{4x^{2} +3}{x^{2}} \right)}
lim⁡x→−∞36x2−14x2+3=lim⁡x→−∞x2(36x2x2−1x2)x2(4x2x2+3x2)\lim\limits_{x\to -\infty }\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3} =\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty } \frac{x^{2} \left(\frac{36x^{2} }{x^{2} } -\frac{1}{x^{2} } \right)}{x^{2} \left(\frac{4x^{2} }{x^{2} } +\frac{3}{x^{2} } \right)}
lim⁡x→−∞36x2−14x2+3=lim⁡x→−∞x2(36−1x2)x2(4+3x2)\lim\limits_{x\to -\infty }\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3} =\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty } \frac{x^{2} \left(36-\frac{1}{x^{2} } \right)}{x^{2} \left(4+\frac{3}{x^{2} } \right)} . On simplifie le numérateur et le dénominateur par x2x^{2} .
lim⁡x→−∞36x2−14x2+3=lim⁡x→−∞36−1x24+3x2\lim\limits_{x\to -\infty }\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3} =\lim\limits_{x\to -\infty } \frac{36-\frac{1}{x^{2}} }{4+\frac{3}{x^{2}} }
lim⁡x→−∞36−1x2=36lim⁡x→−∞4+3x2=4}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to -\infty } 36-\frac{1}{x^{2}} } & {=} & {36} \\ {\lim\limits_{x\to -\infty } 4+\frac{3}{x^{2}} } & {=} & {4} \end{array}\right\} par quotient, lim⁡x→−∞36−1x24+3x2=364=9\lim\limits_{x\to -\infty } \frac{36-\frac{1}{x^{2}} }{4+\frac{3}{x^{2}} }=\frac{36}{4}=9
Donc : lim⁡x→−∞36x2−14x2+3=9\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty} }\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3} ={\color{blue}9} .
On pose X=36x2−14x2+3X=\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3}. Lorsque xx tend vers −∞{\color{red}-\infty} alors XX tend vers 9{\color{blue}9}.
Or : lim⁡X→9X=9=3\lim\limits_{X\to {\color{blue}9}} \sqrt{X }=\sqrt{9}={\color{green}3}
Par composition :
lim⁡x→−∞36x2−14x2+3=3\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty} } \sqrt{\frac{36x^{2} -1}{4x^{2} +3} } ={\color{green}3}
Question 9

lim⁡x→−∞e4x2−3x{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} e^{\frac{4}{x^{2}-3x} }

Correction
Il s’agit d’une limite par composition.\blue{\text{Il s'agit d'une limite par composition.}}
On commence par calculer lim⁡x→−∞4x2−3x\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty } }\frac{4}{x^{2}-3x} .
Ainsi : lim⁡x→−∞4=4lim⁡x→−∞x2−3x=+∞}\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to -\infty } 4 } & {=} & {4} \\ {\lim\limits_{x\to -\infty } x^{2}-3x } & {=} & {+\infty} \end{array}\right\} par quotient :\text{\red{par quotient :}}
lim⁡x→−∞4x2−3x=0{\mathop{\lim }\limits_{x\to -\infty }} \frac{4}{x^{2}-3x} =0

Finalement : lim⁡x→−∞4x2−3x=0\lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty } }\frac{4}{x^{2}-3x} ={\color{blue}0}
On pose X=4x2−3xX=\frac{4}{x^{2}-3x} . Lorsque xx tend vers −∞{\color{red}-\infty } alors XX tend vers 0{\color{blue}0}.
Or : lim⁡X→0eX=e0=1\lim\limits_{X\to {\color{blue}0}} e^{X}=e^{0}={\color{green}1}
Par composition :\purple{\text{Par composition :}}
lim⁡x→−∞e4x2−3x=1 \lim\limits_{x\to {\color{red}-\infty } } e^{\frac{4}{x^{2}-3x} } ={\color{green}1}

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