Vidéo 3 : Opérations sur les limites · 3 min 20 s · sous-titres en français
Le cours écrit
Les règles suivantes sont admises. (un) et (vn) sont deux suites ; ℓ et ℓ′ désignent des réels. « FI » signifie forme indéterminée : les règles ne permettent pas de conclure directement.
3.1 Somme
limun
ℓ
ℓ
ℓ
+∞
−∞
+∞
limvn
ℓ′
+∞
−∞
+∞
−∞
−∞
lim(un+vn)
ℓ+ℓ′
+∞
−∞
+∞
−∞
FI
3.2 Produit
limun
ℓ
ℓ=0
±∞
0
limvn
ℓ′
±∞
±∞
±∞
lim(unvn)
ℓℓ′
±∞ (règle des signes)
±∞ (règle des signes)
FI
3.3 Quotient
limun
ℓ
ℓ
±∞
ℓ=0
±∞
0
limvn
ℓ′=0
±∞
ℓ′=0
0, avec vn de signe constant à partir d'un certain rang
±∞
0
limvnun
ℓ′ℓ
0
±∞ (signes)
±∞ (signes)
FI
FI
Les quatre formes indéterminées : ∞−∞, 0×∞, ∞∞, 00.
« Indéterminée » ne veut pas dire que la limite n'existe pas : selon les suites, on peut obtenir n'importe quel résultat. Par exemple, n−n→0 alors que n2−n→+∞, et pourtant les deux sont de la forme ∞−∞. Il faut alors transformer l'écriture.
Exemple 5 (pas d'indétermination).(2+n1)(n2+1) : le premier facteur tend vers 2, le second vers +∞. Par produit, la limite vaut +∞.
Exemple 6 (règle des signes). Si limun=−3 et limvn=+∞, alors lim(unvn)=−∞.
3.4 Lever une indétermination : factoriser par le terme le plus fort
Exemple 7 (forme ∞−∞).un=n2−5n+1. On factorise par le terme le plus fort, n2 :
un=n2(1−n5+n21).
La parenthèse tend vers 1 et n2→+∞. Par produit, n→+∞limun=+∞.
Exemple 8 (forme ∞∞). Pour n≥1 :
n+32n+1=n(1+n3)n(2+n1)=1+n32+n1.
Le numérateur tend vers 2 et le dénominateur vers 1 : n→+∞limn+32n+1=2.
Exemple 9 (forme ∞∞). Pour n≥1 :
n2+1n+1=n2(1+n21)n(1+n1)=n1×1+n211+n1.
Le premier facteur tend vers 0, le second vers 1 : n→+∞limn2+1n+1=0.
Autre technique : l'expression conjuguée. Pour une différence de racines, on multiplie et on divise par la somme. Par exemple n+4−n=n+4+n(n+4)−n=n+4+n4, qui tend vers 0 (voir l'exercice 6).