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1. Notion de limite — approche intuitive

Définition intuitive

lim[x→a] f(x) = L signifie que f(x) se rapproche de L quand x se rapproche de a.

On calcule en remplaçant x par a — sauf quand cela donne une forme indéterminée (0/0, ∞/∞).

Règles pratiques

• lim[x→+∞] xⁿ = +∞ (n>0) ; lim[x→+∞] 1/xⁿ = 0.

• Polynôme en ±∞ : terme de plus haut degré.

• Fraction rationnelle en ±∞ : diviser par la plus haute puissance.

Exemples

lim[x→2] (x²-4)/(x-2) = lim (x+2)(x-2)/(x-2) = lim (x+2) = 4. (Forme 0/0 levée.)

lim[x→+∞] (3x²-x)/(x²+1) = lim 3x²/x² = 3. (Diviser par x².)

2. Continuité — approche graphique

Définition intuitive

f est continue en a si sa courbe ne présente pas de "saut" en a, c'est-à-dire si lim[x→a] f(x) = f(a).

Graphiquement : on peut tracer la courbe sans lever le crayon.

Tout polynôme est continu sur ℝ. Toute fraction rationnelle est continue sur son domaine.

Théorème des valeurs intermédiaires (TVI)

Si f est continue sur [a;b] et si f(a) et f(b) sont de signes opposés, alors il existe au moins un c∈]a;b[ tel que f(c)=0.

Application pratique : méthode de dichotomie pour approcher une racine.

3. Dérivabilité — notion

Définition intuitive

f est dérivable en a si la courbe admet une tangente non verticale au point (a ; f(a)).

Si la courbe présente un "coin" (ex : |x| en 0), f n'est pas dérivable en ce point.

Dérivable en a ⟹ continue en a (la réciproque est fausse).

Calcul de limites en 0 — Formule importante

lim[h→0] (f(a+h)-f(a))/h = f'(a). Si ce taux de variation n'admet pas de limite, f n'est pas dérivable en a.

🧠 À retenir

  • Limite : remplacer x par a, sauf formes indéterminées (factoriser)
  • En ±∞ : terme dominant pour les polynômes
  • Continue : pas de saut, lim f = f(a)
  • TVI : f continue, f(a).f(b)<0 → racine dans ]a;b[
  • Dérivable → continue (mais pas l'inverse)
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Calcul de limites

● Facile
  1. lim[x→3] (x²-9)/(x-3)
  2. lim[x→+∞] (2x²+x)/(x²-5)
  3. lim[x→+∞] (3x-1)/(x²+1)
Correction
  1. Factoriser : (x+3)(x-3)/(x-3)→x+3=6.
  2. Diviser par x² : (2+1/x)/(1-5/x²)→2.
  3. Diviser par x² : (3/x-1/x²)/(1+1/x²)→0.
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Continuité

● Moyen

f(x)=(x²-1)/(x-1) si x≠1 et f(1)=k.

  1. Calculer lim[x→1] f(x).
  2. Pour quelle valeur de k f est-elle continue en 1 ?
Correction
  1. (x+1)(x-1)/(x-1)→x+1=2.
  2. Pour continuer : k=2.
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TVI — Existence de racine

● Moyen
  1. Montrer que f(x)=x³+x-3 a une racine dans ]1;2[.
  2. Par dichotomie, encadrer cette racine à 0,1 près.
Correction
  1. f(1)=-1<0, f(2)=7>0. f continue. Par TVI, racine dans ]1;2[.
  2. f(1,2)=1,728+1,2-3=-0,072<0. f(1,3)=2,197+1,3-3=0,497>0. Racine dans ]1,2;1,3[.
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Dérivabilité — approche

● Moyen

f(x)=|x|. (1) Calculer (f(0+h)-f(0))/h pour h>0 et pour h<0. (2) La limite existe-t-elle ? f est-elle dérivable en 0 ?

Correction
  1. h>0 : f(h)=h. Taux=(h-0)/h=1. h<0 : f(h)=-h. Taux=(-h-0)/h=-1.
  2. Les limites latérales sont 1 et -1 (différentes). f n'est pas dérivable en 0 (coin de la courbe).
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Problème — Application du TVI

● Difficile

L'équation x³-2x-1=0 a-t-elle des solutions ?

  1. f(x)=x³-2x-1. Calculer f(-2), f(-1), f(0), f(2).
  2. En déduire le nombre de racines et leurs intervalles.
  3. Encadrer chaque racine à 1 près.
Correction
  1. f(-2)=-8+4-1=-5. f(-1)=-1+2-1=0. f(0)=-1. f(2)=8-4-1=3.
  2. f(-1)=0 : x=-1 est une racine. f(-2)f(-1) non utile car f(-1)=0. f(0)=-1<0, f(2)=3>0 : racine dans ]0;2[.
  3. x=-1 exacte. Autre : f(1)=1-2-1=-2<0, f(2)=3>0 → dans ]1;2[.

QCM

10 questions

0Score
0/10Repondues
Q1/10

lim[x→2] (x²-4)/(x-2) :

Q2/10

lim[x→+∞] (5x²+3)/(2x²-1) :

Q3/10

f continue en a signifie :

Q4/10

TVI s'applique quand :

Q5/10

lim[x→+∞] 1/x² :

Q6/10

Dérivable en a implique :

Q7/10

f(x)=|x| est-elle dérivable en 0 ?

Q8/10

lim[x→+∞] (3x-1)/(x²+1) :

Q9/10

f(1)=-2 et f(3)=4, f continue → :

Q10/10

lim[x→3⁺] 1/(x-3) :