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Limites & continuité : tout ce qu'il faut savoir

Fiche de révision complète pour maîtriser Limites & continuité : tout ce qu'il faut savoir en Mathématiques — méthode, exemples et pièges à éviter.

La limite décrit le comportement d'une fonction près d'un point ou à l'infini.
Les opérations sur les limites sont valables sauf en cas d'indétermination.
Les asymptotes verticales/horizontales/obliques se déterminent via les limites.
Une fonction est continue si elle n'a pas de 'saut' ni de trou en un point.
Le TVI garantit l'existence d'une solution sous conditions de continuité.

Limites de fonctions et continuité

1. Notion de limite

La limite d'une fonction en un point décrit son comportement lorsque la variable s'approche de ce point. On note :

  • lim_{x→a} f(x) = L : la fonction tend vers L quand x tend vers a.
  • lim_{x→+∞} f(x) = L ou lim_{x→-∞} f(x) = L : la fonction admet une asymptote horizontale y = L.

Exemple : f(x) = (2x + 1)/(x - 3) a pour limite 2 quand x→+∞ (car on divise numérateur et dénominateur par x).

2. Opérations sur les limites

On utilise les opérations algébriques (somme, produit, quotient) pour calculer des limites, sauf en cas d'indétermination (ex: ∞ - ∞, 0 × ∞, ∞/∞).

Exemple : lim_{x→2} (x² - 4)/(x - 2) = lim_{x→2} (x + 2) = 4 (forme indéterminée 0/0 levée par factorisation).

3. Asymptotes

  • Asymptote verticale : si lim_{x→a} f(x) = ±∞, la droite x = a est asymptote verticale.
  • Asymptote horizontale : si lim_{x→±∞} f(x) = L, la droite y = L est asymptote horizontale.
  • Asymptote oblique : si lim_{x→±∞} [f(x) - (ax + b)] = 0, la droite y = ax + b est asymptote oblique.

Exemple : f(x) = (x² + 1)/x a une asymptote oblique y = x (car f(x) - x = 1/x → 0).

4. Continuité

Une fonction est continue en un point a si :

  1. f(a) existe,
  2. lim_{x→a} f(x) existe,
  3. lim_{x→a} f(x) = f(a).

Exemple : La fonction f(x) = x² est continue en tout point. La fonction f(x) = 1/x n'est pas continue en x = 0.

5. Théorème des valeurs intermédiaires (TVI)

Si f est continue sur [a, b] et si k est entre f(a) et f(b), alors il existe c ∈ [a, b] tel que f(c) = k.

Exemple : L'équation x³ - 3x + 1 = 0 admet une solution dans [0, 1] car f(0) = 1 et f(1) = -1.

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