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Énoncé
Certaines fonctions étudiées au lycée ne peuvent s'écrire comme somme, produit ou quotient de fonctions de référence. Leurs limites éventuelles ne peuvent donc pas être déterminées à l'aide des théorèmes d'opérations sur les limites données dans le cours.
On s'intéresse à la fonction f définie sur ]0;+∞[ par f(x)=x4x+1 et à ses limites en 0 et en +∞.
Questions préliminaires :
1. Quelles sont les fonctions de référence qui interviennent dans l'écriture de la fonction f ?
2. Justifier qu'il existe une fonction g, qu'on déterminera, telle que, pour tout x>0, f(x)=g(x).
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Objectif
Comprendre la construction de la fonction f et déterminer ses limites en utilisant une des deux méthodes.
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Remarque
On a f(x)=h(g(x)) pour tout x∈]0;+∞[ :
f est la composée de la fonction g par la fonction h.
On note aussi f=h∘g. On peut démontrer le théorème suivant :
« Soient g et h deux fonctions. a, b et c sont des nombres réels ou +∞ ou −∞.
Si x→alimg(x)=b et x→blimh(x)=c, alors x→alimh(g(x))=c. »
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Méthode 1
GeoGebra
1.
Sur ]0;+∞[, tracer Cg, la courbe représentative
de la fonction g:x↦x4x+1.
2.
Tracer, sur le même graphique Ch, la courbe représentative de la fonction h:x↦x.
3.
Toujours sur le même graphique, tracer la droite d d'équation y=x.
4.a. Construire graphiquement l'image de 2 par la fonction g.
b. À l'aide de la droite d, construire graphiquement l'image de g(2) par la fonction h.
5.a. Créer un curseur a allant de 1 à 30 avec un pas de 1.
b. Créer le point A de coordonnées (a;g(a)).
c. Créer le point B de d d'abscisse g(a).
d. Créer la droite parallèle à l'axe des ordonnées passant par B. On appelle C le point d'intersection de cette droite et de Ch.
e. Déplacer le curseur et observer le comportement du point C.
f. Que conjecturer pour la limite de f en +∞ ?
6. Conjecturer la limite de f en 0 en utilisant une méthode similaire.
GeoGebra
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Méthode 2
Tableur
1. Remplir la colonne A avec les nombres 1 à 50.
2. Quelle formule doit-on écrire dans la cellule B2 pour obtenir les images des nombres de la colonne A par la fonction g:x↦x4x+1 en faisant un copier-glisser ?
3. À l'aide de la fonction h:x↦x, remplir la colonne C pour trouver les images par la fonction f
en utilisant les images par la fonction g de la colonne B.
4.Que peut-on conjecturer pour la limite de f en +∞ ?
5.Suivre la même démarche pour conjecturer la limite de f en 0.