MÉTHODE 5

Calculer une limite par composition

Décomposer le calcul en deux limites successives, puis conclure explicitement par composition.

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1. Principe

Si :

\[\lim_{x\to a}g(x)=b\qquad\text{et}\qquad\lim_{X\to b}f(X)=\ell,\]

alors, lorsque le théorème de composition s'applique :

\[\boxed{\lim_{x\to a}f(g(x))=\ell.}\]

2. La rédaction à adopter

Étape 1
Calculer la limite de l'expression intérieure.
Étape 2
Poser une variable \(X\) et écrire la limite de la fonction extérieure.
Étape 3
Écrire « Donc, par composition », puis la limite complète.

Exemple 1 — Rédaction type

Déterminer :

\[\lim_{x\to+\infty}e^{0,5x}.\]

On écrit :

\[\lim_{x\to+\infty}0,5x=+\infty\]
\[\lim_{X\to+\infty}e^X=+\infty\]

Donc, par composition :

\[\boxed{\lim_{x\to+\infty}e^{0,5x}=+\infty.}\]

Rédaction type à retenir

On fait apparaître les deux limites utilisées, avec une nouvelle variable \(X\) pour la fonction extérieure, puis on conclut explicitement « par composition ». C'est cette structure qu'il faut reproduire dans une copie.

Exemple 2 — L'exposant tend vers \(-\infty\)

\[\lim_{x\to+\infty}(-2x+3)=-\infty\]

Or :

\[\lim_{X\to-\infty}e^X=0.\]

Donc, par composition :

\[\boxed{\lim_{x\to+\infty}e^{-2x+3}=0.}\]

Exemple 3 — Avec une racine carrée

\[\lim_{x\to+\infty}(3x^2+1)=+\infty\]

Or :

\[\lim_{X\to+\infty}\sqrt X=+\infty.\]

Donc, par composition :

\[\boxed{\lim_{x\to+\infty}\sqrt{3x^2+1}=+\infty.}\]

Exemple 4 — Composition puis somme

Soit \(f(x)=e^{0,5x}-\dfrac2{x+1}\).

\[\lim_{x\to+\infty}0,5x=+\infty\qquad\text{et}\qquad\lim_{X\to+\infty}e^X=+\infty.\]

Donc, par composition :

\[\lim_{x\to+\infty}e^{0,5x}=+\infty.\]

D'autre part :

\[\lim_{x\to+\infty}\left(-\frac2{x+1}\right)=0.\]

Donc, par somme :

\[\boxed{\lim_{x\to+\infty}\left(e^{0,5x}-\frac2{x+1}\right)=+\infty.}\]

3. À retenir

\[\boxed{\text{limite de l'intérieur}\ \longrightarrow\ \text{limite de l'extérieur}\ \longrightarrow\ \text{« par composition »}}\]

⚠️ Erreurs à éviter

  • Donner directement le résultat sans écrire les deux limites intermédiaires.
  • Oublier le changement de variable \(X\) pour rendre la composition lisible.
  • Oublier la conclusion « Donc, par composition ».
  • Confondre ensuite composition et somme, produit ou quotient.

À toi de jouer

Déterminer en rédigeant soigneusement :

\[\boxed{\lim_{x\to+\infty}e^{-3x+2}}\]
Afficher le corrigé
\[\lim_{x\to+\infty}(-3x+2)=-\infty\]

Or :

\[\lim_{X\to-\infty}e^X=0.\]

Donc, par composition :

\[\boxed{\lim_{x\to+\infty}e^{-3x+2}=0.}\]