📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
1. La Limite d'une fonction : On dit que la limite de $f(x)$ quand $x$ tend vers $a$ est égale à $L$, notée $\lim_{x \to a} f(x) = L$, si les valeurs de $f(x)$ deviennent de plus en plus proches de $L$ quand $x$ se rapproche de $a$.
2. Les Formes Indéterminées (F.I) : Il existe 4 formes où on ne peut pas conclure directement : $$\frac{0}{0} \quad , \quad \frac{\infty}{\infty} \quad , \quad 0 \times \infty \quad , \quad +\infty - \infty$$
3. Continuité en un point : Une fonction $f$ est continue en un point $x_0$ si et seulement si : $$\lim_{x \to x_0} f(x) = f(x_0)$$ Cela signifie que la limite à gauche doit être égale à la limite à droite et égale à l'image : $$\lim_{x \to x_0^-} f(x) = \lim_{x \to x_0^+} f(x) = f(x_0)$$
4. Continuité sur un intervalle : Une fonction est continue sur un intervalle $I$ si elle est continue en tout point de cet intervalle. Les fonctions polynômes sont toujours continues sur $\mathbb{R}$.
Méthodes à maîtriser
- Pour lever une indétermination $\frac{0}{0}$ : Utiliser la factorisation (souvent avec $(x-a)$) ou la simplification.
- Pour lever une indétermination $\frac{\infty}{\infty}$ : Pour les fonctions rationnelles, on factorise par le plus haut degré au numérateur et au dénominateur.
- Pour vérifier la continuité en $x_0$ :
- Calculer $f(x_0)$.
- Calculer $\lim_{x \to x_0^-} f(x)$.
- Calculer $\lim_{x \to x_0^+} f(x)$.
- Comparer les trois résultats.
Exemples corrigés
Exemple 1 : Calcul de limite Calculer $\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 4}{x - 2}$.
- Test direct : $\frac{2^2 - 4}{2 - 2} = \frac{0}{0}$ (Forme indéterminée).
- Factorisation : $x^2 - 4 = (x-2)(x+2)$.
- Simplification : $\lim_{x \to 2} \frac{(x-2)(x+2)}{x-2} = \lim_{x \to 2} (x+2)$.
- Résultat : $2 + 2 = 4$.
Exemple 2 : Continuité Soit $f(x) = \begin{cases} x + 1 & \text{si } x \le 1 \ 2x & \text{si } x > 1 \end{cases}$. Est-elle continue en $1$ ?
- $f(1) = 1 + 1 = 2$.
- $\lim_{x \to 1^-} f(x) = \lim_{x \to 1^-} (x+1) = 2$.
- $\lim_{x \to 1^+} f(x) = \lim_{x \to 1^+} (2x) = 2$.
- Puisque $f(1) = \lim_{x \to 1^-} f(x) = \lim_{x \to 1^+} f(x)$, la fonction est continue en $1$.
Erreurs fréquentes
- Croire que $\frac{0}{\text{nombre}} = 0$ est une forme indéterminée (C'est faux, c'est $0$).
- Oublier de calculer la limite à gauche ET à droite pour vérifier la continuité.
- Confondre $\lim_{x \to \infty} \frac{1}{x} = 0$ avec $\lim_{x \to 0} \frac{1}{x} = \infty$.