1. Limite à gauche et limite à droite
Lorsque \(x\) tend vers un réel \(a\), il peut être nécessaire de distinguer deux situations :
Les deux limites peuvent être différentes. C’est notamment fréquent lorsque le dénominateur tend vers \(0\).
2. La méthode
Calculer séparément la limite du numérateur et celle du dénominateur.
Si le dénominateur tend vers \(0\), déterminer s’il tend vers \(0^+\) ou vers \(0^-\).
Utiliser le signe du numérateur et celui du dénominateur pour conclure sur \(+\infty\) ou \(-\infty\).
Le point essentiel : \(0^+\) et \(0^-\)
Écrire seulement « le dénominateur tend vers \(0\) » ne suffit pas pour déterminer le signe de l’infini.
Exemple 1 — Un dénominateur du type \(x-a\)
Soit :
Déterminons les limites de \(f\) lorsque \(x\) tend vers \(3\).
À gauche de \(3\)
Lorsque \(x\to3^-\) :
Le numérateur est donc positif au voisinage de \(3\), tandis que le dénominateur est négatif à gauche de \(3\).
À droite de \(3\)
Lorsque \(x\to3^+\) :
Le numérateur et le dénominateur sont alors positifs.
Exemple 2 — Le signe ne change pas des deux côtés
Déterminer les limites de :
lorsque \(x\) tend vers \(2\).
Pour le numérateur :
Il est donc négatif au voisinage de \(2\).
Pour le dénominateur, comme \((x-2)^2>0\) pour \(x\neq2\) :
que \(x\) tende vers \(2\) par la gauche ou par la droite.
Exemple 3 — Un dénominateur factorisé
Déterminer les limites de :
lorsque \(x\) tend vers \(1\).
Le numérateur vérifie :
Dans le dénominateur :
Le signe du dénominateur dépend donc uniquement du facteur \(x-1\) au voisinage de \(1\).
3. À retenir
Pour une limite en un réel \(a\), si le dénominateur tend vers \(0\), il faut presque toujours se poser la question :
On étudie alors séparément \(x\to a^-\) et \(x\to a^+\). Un petit tableau de signes peut être très utile lorsque le dénominateur comporte plusieurs facteurs.
⚠️ Erreurs à éviter
- Écrire \(\frac{1}{0}=+\infty\) : une division par zéro n’est pas définie.
- Oublier de distinguer la gauche et la droite lorsque le signe change au voisinage du réel étudié.
- Écrire \(0\) au lieu de \(0^+\) ou \(0^-\) lorsque le signe est nécessaire pour conclure.
- Conclure sur le signe de l’infini sans avoir étudié le signe du numérateur et du dénominateur.
À toi de jouer
Soit :
Déterminer :
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Lorsque \(x\to4\) :
Le signe du dénominateur dépend donc du signe de \(x-4\).
À gauche de \(4\) :
Le numérateur est négatif et le dénominateur tend vers \(0^-\). Le quotient tend donc vers \(+\infty\).
À droite de \(4\) :
Le numérateur est négatif et le dénominateur tend vers \(0^+\). Le quotient tend donc vers \(-\infty\).