1Définitions
Définition — limite en . signifie que tout intervalle contient toutes les valeurs pour assez grand. signifie que tout intervalle ouvert contenant contient toutes les valeurs pour assez grand. On définit de même les limites en .
Définition — limite en un réel . signifie que tout intervalle contient toutes les valeurs pour assez proche de .
Notation. Si le comportement diffère de part et d’autre de , on distingue la limite à gauche () et la limite à droite ().
2Limites des fonctions de référence et opérations
- ; si est pair, si est impair ; .
- ; ; ; .
- ; ; pour , .
- Formes indéterminées : ; ; ; .
Propriété. Les limites d’une somme, d’un produit, d’un quotient se combinent, sauf dans les quatre formes indéterminées. Si et avec , alors si , si : le signe du dénominateur décide.
Propriété — composition. Si quand , et quand (, , réels ou ), alors quand . Ex. : et en , donc en .
Méthode — lever une indétermination. Pour un polynôme ou un quotient de polynômes en , factoriser par le terme de plus haut degré du numérateur et du dénominateur, puis simplifier. Avec une exponentielle, factoriser par et utiliser les croissances comparées.
3Croissances comparées
Théorème. Pour tout entier : , , .
Remarque. En , l’exponentielle l’emporte sur toute puissance de . Idée de la démonstration (exigible) : l’étude de donne pour , donc ; on généralise en posant .
4Comparaison et gendarmes
Théorème — comparaison. Si au voisinage de et si , alors (énoncé analogue avec ).
Théorème — théorème des gendarmes. Si au voisinage de et si et ont la même limite finie , alors .
Remarque. On s’en sert dès qu’apparaît un terme borné : et fournissent l’encadrement de départ.
5Asymptotes parallèles aux axes
Définition. Si (ou en ), la droite d’équation est asymptote horizontale à . Si , la droite d’équation est asymptote verticale à .
Méthode — position relative. Étudier le signe de : si , la courbe est au-dessus de son asymptote horizontale ; si , elle est en dessous.
Figure 1 — : asymptotes et .
6Savoir-faire du chapitre
- Lire sur une courbe une limite en ou en un point, et en déduire les asymptotes.
- Reconnaître une forme indéterminée et la lever en factorisant le terme de plus haut degré ou .
- Utiliser les croissances comparées entre et .
- Encadrer une expression contenant ou pour appliquer comparaison ou gendarmes.
- Déterminer les limites d’un quotient en un point interdit, en étudiant le signe du dénominateur, et en déduire une asymptote verticale.
7Exemples types
est de la forme . On factorise par : : asymptote horizontale .
est de la forme . On factorise par : . Or , donc le second facteur tend vers et .
sur . Quand , le numérateur tend vers et le dénominateur vers . Pour , : ; pour : . Asymptote verticale .
sur . Comme et : . Les deux membres tendent vers , donc : asymptote .
- () n’est pas indéterminé, mais sans le signe du dénominateur on ne peut choisir entre et .
- dépend de la parité de : mais .
- Ne jamais « supprimer les termes » d’une forme indéterminée : il faut factoriser.
- Une asymptote horizontale peut être traversée : seul le signe de donne la position de .