Règle a/0± et fonctions rationnelles en un point interdit
Les trois niveaux s'enchaînent. Clique sur « Corrigé » pour révéler la solution d'une seule question.
Donner le résultat ( ou ) de chaque forme.
- b) c) d)
Règle des signes ( compte , compte ) :
- b) c) d) (moins par moins plus).
Pour chaque expression, dire si le dénominateur tend vers ou du côté indiqué.
- quand b) quand
- quand d) quand
- : donc , c.-à-d. .
- : donc , c.-à-d. .
- : donc , c.-à-d. .
- : (un carré) donc (des deux côtés d'ailleurs).
Calculer les deux limites latérales.
- a)
et
; .
- b)
et
: , donc ;
: , donc .
Soit , de domaine .
- a)
Le numérateur tend-il vers en ? Quel est son signe ?
.
Le numérateur est la constante : il ne tend pas vers , il est .
- b)
Calculer et .
: , donc ;
: , donc .
Pour chaque fonction, donner la valeur qui annule le dénominateur (sans l'annuler au numérateur) : c'est l'abscisse d'une asymptote verticale.
- b) c)
On cherche le zéro du dénominateur (numérateur non nul en ce point) :
- (asymptote verticale ).
- (asymptote verticale ).
- (asymptote verticale ; numérateur ).
Donner le résultat ( ou ) de chaque forme.
- a)
( divisé par ).
- b)
( divisé par ).
- c)
(moins par moins).
- d)
.
Le dénominateur tend-il vers ou du côté indiqué ?
- a)
quand
: donc , c.-à-d. .
- b)
quand
: donc , c.-à-d. .
- c)
quand
: donc , c.-à-d. .
- d)
quand
: donc , c.-à-d. .
Calculer les deux limites latérales.
- a)
et
; .
- b)
et
: , donc ;
: , donc .
Soit , de domaine .
- a)
Le numérateur tend-il vers en ? Quel est son signe ?
.
Le numérateur est la constante : il ne tend pas vers , il est .
- b)
Calculer et .
: , donc ;
: , donc .
Soit .
- a)
Que vaut le numérateur en ? S'annule-t-il ?
.
En , le numérateur vaut : il ne s'annule pas.
- b)
Calculer et .
: et le numérateur , donc ;
: , donc .
Soit .
- a)
Quel est le signe de pour ? Vers quoi tend-il en (des deux côtés) ?
.
pour tout ; il tend vers des deux côtés de .
- b)
En déduire et ; a-t-elle une limite globale en ?
: les deux côtés donnent le même résultat, donc a une limite globale .
Donner la valeur qui annule le dénominateur sans annuler le numérateur (abscisse d'une asymptote verticale).
- a)
On cherche le zéro du dénominateur (numérateur non nul en ce point) :
(asymptote verticale ).
- b)
(asymptote verticale ).
- c)
(asymptote verticale ; numérateur ).
Le tableau ci-dessous donne le signe du dénominateur . On étudie (numérateur ) au voisinage de .
- a)
Donner .
, numérateur .
À gauche de , le tableau donne , donc : .
- b)
Donner .
À droite de , le tableau donne , donc : .
- c)
Quelle asymptote verticale reconnaît-on en ?
Les limites latérales sont infinies : la droite est asymptote verticale.
Vrai ou faux ? Justifier d'un mot.
- a)
« pour tout réel . »
Faux : le signe dépend de celui de ; si , .
- b)
« et ont toujours des signes opposés (pour ). »
Vrai : changer en inverse le signe du résultat.
- c)
« Une forme se conclut par . »
Faux : est une forme indéterminée (ce n'est pas ).
- d)
« Si le dénominateur est un carré, les deux limites latérales sont égales. »
Vrai : un carré est toujours , donc les deux côtés donnent le même infini.
Après remplacement, dire si la forme est du type (réponse ) ou un simple nombre, puis donner sa valeur.
- a)
: type , vaut .
- b)
: simple nombre, vaut .
- c)
: type , vaut (moins par moins).
- d)
: simple nombre, vaut .
Soit .
- a)
Donner et la limite du numérateur en (son signe).
.
. Numérateur en : .
- b)
Étudier le signe de à gauche et à droite de .
: négatif si ( à gauche), positif si ( à droite).
- c)
En déduire et .
; .
- d)
a-t-elle une limite en ? Quelle asymptote en déduit-on ?
Les côtés diffèrent : pas de limite globale en . La droite est asymptote verticale.
Soit .
- a)
Dresser le tableau de signes de autour de .
, numérateur .
si , si (change de signe en ).
- b)
Calculer et .
: , donc ;
: , donc .
Soit .
- a)
Quel est le signe de pour ? Vers quoi tend-il en ?
, numérateur .
pour tout , et quand (des deux côtés).
- b)
En déduire et .
; .
- c)
a-t-elle une limite (globale) en ? Si oui, laquelle ?
Les deux côtés donnent le même résultat : possède une limite en , . (Asymptote verticale .)
Soit . On étudie la limite en .
- a)
En , quel est le signe du facteur ? (il ne s'annule pas en )
, numérateur ; étude en .
En , : le facteur est positif au voisinage de .
- b)
En déduire le signe du produit à droite puis à gauche de .
Le signe de est donc celui de : négatif à gauche de (), positif à droite ().
- c)
Calculer et .
; . (Asymptote verticale .)
Pour chaque limite, dire d'abord si le remplacement direct donne un nombre, une forme (avec ), ou une forme (indéterminée). Ne calculer que les deux premiers types.
- b)
- En : : forme déterminée, résultat .
- En : numérateur , dénominateur : forme , donc .
- En : numérateur et dénominateur : forme indéterminée — on ne conclut pas ici (il faudrait factoriser : , voir thèmes 3/5).
Soit .
- a)
Donner et la limite du numérateur en (avec son signe).
.
. Numérateur en : .
- b)
Étudier le signe de à gauche et à droite de .
: négatif si ( à gauche), positif si ( à droite).
- c)
En déduire et .
; .
- d)
a-t-elle une limite en ? Quelle asymptote en déduit-on ?
Les côtés diffèrent : pas de limite globale en . La droite est asymptote verticale.
Soit .
- a)
Étudier le signe de autour de .
, numérateur .
en ; si ( à gauche), si ( à droite).
- b)
Calculer et .
; . (Asymptote verticale .)
Soit . On étudie la limite en .
- a)
Quel est le signe du facteur au voisinage de ? (il ne s'annule pas en )
, numérateur ; étude en .
En , : le facteur est négatif au voisinage de .
- b)
En déduire le signe du produit à gauche puis à droite de .
Le signe de est donc l'opposé de celui de : à gauche () le produit ; à droite () le produit .
- c)
Calculer et .
; . (Asymptote verticale .)
Soit .
- a)
Que vaut le numérateur en (avec son signe) ? S'annule-t-il ?
.
Numérateur en : ; il ne s'annule pas.
- b)
Vers quoi tend en (des deux côtés) ?
pour et des deux côtés.
- c)
En déduire et ; a-t-elle une limite globale en ?
: les deux côtés donnent le même résultat, donc a une limite globale . (Asymptote verticale .)
Soit .
- a)
Factoriser et donner .
, numérateur .
(racines et ). .
- b)
Dresser le tableau de signes du dénominateur sur .
Tableau de signes de (parabole tournée vers le haut) :
- c)
Étudier les limites latérales en .
En : le dénominateur passe de (à gauche, ) à (à droite, ) :
- d)
Étudier les limites latérales en .
En : le dénominateur passe de (à gauche, ) à (à droite, ) :
- e)
Combien d'asymptotes verticales ? Donner leurs équations.
Deux asymptotes verticales : et .
Soit .
- a)
En quel point le numérateur s'annule-t-il ? Le dénominateur y est-il nul ?
.
Le numérateur s'annule en ; en le dénominateur vaut , donc (la courbe coupe l'axe des abscisses).
- b)
En quel point le dénominateur s'annule-t-il ? Le numérateur y est-il nul ?
Le dénominateur s'annule en ; en le numérateur vaut , donc est un point interdit (un pôle).
- c)
Calculer et .
Numérateur : ; .
- d)
Où est l'asymptote verticale ? Que se passe-t-il en ?
Asymptote verticale : seulement. En , pas d'asymptote : c'est simplement un zéro de ().
Soit . On étudie la limite en .
- a)
Quel est le signe du facteur au voisinage de ?
, numérateur ; étude en .
En , : le facteur est négatif au voisinage de .
- b)
En déduire le signe du produit à gauche puis à droite de .
Le signe de est l'opposé de celui de : à gauche () le produit ; à droite () le produit .
- c)
Calculer et .
; . (Asymptote verticale .)
Pour chaque limite, indiquer d'abord la forme obtenue par remplacement direct : un nombre, une forme (avec ), ou une forme (indéterminée). Ne calculer que les deux premiers types.
- a)
En : numérateur , dénominateur : forme , donc .
- b)
En : numérateur et dénominateur : forme indéterminée — on ne conclut pas ici (il faudrait factoriser : , voir thèmes 3/5).
- c)
En : : forme déterminée, résultat .
- d)
En : numérateur ; dénominateur , avec et , donc le produit : forme , donc .
Soit . Vrai ou faux ? Justifier.
- a)
.
, numérateur . Rappel : et .
Faux : (et non ).
- b)
.
Vrai : .
- c)
admet une limite en .
Faux : les deux côtés ( et ) diffèrent, donc pas de limite globale en .
- d)
La droite est asymptote verticale.
Vrai : les limites latérales sont infinies, donc est asymptote verticale.
Soit .
- a)
Donner et la limite du numérateur en (avec son signe).
.
. Numérateur en : .
- b)
Étudier le signe de à gauche et à droite de .
si ( à gauche), si ( à droite).
- c)
En déduire et .
; .
- d)
a-t-elle une limite en ? Quelle asymptote ?
Les côtés diffèrent : pas de limite globale en . Asymptote verticale .
Soit .
- a)
Factoriser et donner le domaine .
.
(racines et ). Donc .
- b)
Dresser le tableau de signes du dénominateur sur .
Tableau de signes de (parabole tournée vers le haut) :
- c)
Étudier les limites latérales en : et .
En : numérateur . Le dénominateur passe de (à gauche, ) à (à droite, ) :
- d)
Étudier les limites latérales en .
En : numérateur . Le dénominateur passe de (à gauche, ) à (à droite, ) :
- e)
Conclure : combien d'asymptotes verticales ? Donner leurs équations.
Deux asymptotes verticales : et . ( n'a de limite (globale) ni en ni en .)
On compare deux fonctions en :
- a)
Calculer et . a-t-elle une limite en ?
: , donc ; . Côtés opposés : pas de limite en .
- b)
Calculer et . a-t-elle une limite en ?
: des deux côtés, donc . a une limite globale : .
- c)
Expliquer, à l'aide du signe du dénominateur, pourquoi a une limite globale mais pas .
Le dénominateur change de signe en (puissance impaire) : les deux côtés donnent des infinis opposés, d'où l'absence de limite. Le dénominateur garde un signe (puissance paire, toujours ) : les deux côtés donnent le même infini, d'où une limite globale.
- d)
Associer chaque fonction à l'une des deux allures ci-dessous près de l'asymptote .
Allure A (une branche vers , l'autre vers ) ; Allure B (les deux branches vers ).
En pharmacologie, la concentration (en mg/L) d'un principe actif dans une cuve est modélisée, sur (temps en heures), par
- a)
Calculer , et . Que constate-t-on quand approche ?
sur .
; ; . La concentration explose à mesure que approche .
- b)
Calculer à l'aide de la règle .
: et le numérateur , donc .
- c)
Interpréter : que traduit cette asymptote verticale pour le modèle ? Est-il réaliste au-delà de ?
La droite est une asymptote verticale : le modèle prévoit une concentration qui tend vers l'infini en . Ce n'est pas réaliste physiquement (une concentration reste bornée) : le modèle n'est valable que sur et cesse d'avoir un sens en et au-delà.
Soit .
- a)
Donner le domaine .
.
.
- b)
Dresser le tableau de signes du dénominateur sur .
(nul en ) et change de signe en ; le signe du produit est donc celui de (sauf aux zéros) :
- c)
Étudier les limites latérales en .
En : numérateur ; , donc le dénominateur a le signe de : à gauche, à droite.
- d)
Étudier les limites latérales en .
En : numérateur ; et , donc le dénominateur des deux côtés.
- e)
Combien d'asymptotes verticales ? En quoi le comportement en diffère-t-il de celui en ?
Deux asymptotes verticales : et . En (facteur simple) les infinis sont opposés : pas de limite globale. En (facteur au carré) le même infini des deux côtés : a une limite globale .
Soit .
- a)
Factoriser le numérateur et le dénominateur ; donner .
.
et . .
- b)
Simplifier pour .
Pour : .
- c)
Étudier la limite en : la droite est-elle une asymptote verticale ?
En , la forme brute est (le facteur s'annule en haut et en bas) : ce n'est pas une forme . Après simplification, (fini). Donc n'est pas une asymptote : c'est un « trou » (la valeur est simplement exclue du domaine).
- d)
Étudier les limites latérales en .
Sur la forme simplifiée , le numérateur en :
- e)
Conclure : combien d'asymptotes verticales ? Que se passe-t-il exactement en ?
Une seule asymptote verticale : . En la limite existe () : pas d'asymptote, seulement un point manquant.
En optique, pour une lentille convergente de distance focale (en cm), la position de l'image d'un objet placé à la distance (en cm, avec et ) est
- a)
Calculer pour , et . Que constate-t-on quand approche par valeurs supérieures ?
, numérateur pour .
; ; . La position de l'image explose à mesure que approche .
- b)
Calculer à l'aide de la règle .
: numérateur et , donc .
- c)
Calculer .
: , donc (image « virtuelle », de l'autre côté de la lentille).
- d)
Interpréter : que devient l'image quand l'objet est au foyer () ? La droite est-elle une asymptote verticale ?
Quand l'objet est au foyer, l'image part à l'infini (les rayons émergents deviennent parallèles) ; la droite est une asymptote verticale : le modèle ne donne aucune position finie en .
Soit un réel et .
- a)
Pour quelles valeurs de a-t-on ?
. En , le numérateur ; et .
exige , soit .
- b)
Pour quelles valeurs de a-t-on ?
exige , soit .
- c)
Étudier le cas particulier : que devient ? Y a-t-il une asymptote verticale en ?
Si : pour , donc (fini). Le numérateur s'annule aussi en (forme ) : pas d'asymptote verticale, mais un trou en .
Soit .
- a)
Donner le domaine .
.
.
- b)
Dresser le tableau de signes du dénominateur sur .
Dénominateur (degré , positif en ) :
- c)
Étudier les limites latérales en .
En : numérateur ; dénominateur à gauche (), à droite ().
- d)
Étudier les limites latérales en .
En : numérateur ; dénominateur à gauche (), à droite ().
- e)
Étudier les limites latérales en .
En : numérateur ; dénominateur à gauche (), à droite ().
- f)
Combien d'asymptotes verticales ? Donner leurs équations.
Trois asymptotes verticales : , et .
Près de leur asymptote , on considère
- a)
Déterminer et pour chacune des trois fonctions.
: et (infinis opposés).
: et (miroir de ).
: des deux côtés, donc des deux côtés. - b)
Associer chaque fonction à l'une des trois allures A, B, C ci-dessous.
Allure A (branche gauche vers , droite vers ) ; Allure B (branche gauche vers , droite vers ) ; Allure C (les deux branches vers ).
Pour un entier , on pose .
- a)
Pour : calculer et . a-t-elle une limite en ?
.
: change de signe en : , . Côtés opposés : pas de limite globale.
- b)
Pour : mêmes questions pour .
: des deux côtés, donc des deux côtés : limite globale .
- c)
Pour : mêmes questions pour .
: (puissance impaire) change de signe : , . Pas de limite globale.
- d)
Énoncer la règle générale : selon la parité de , admet-elle une limite globale en ? Justifier par le signe de .
Si est pair, des deux côtés : même infini, donc limite globale ( ici, du signe de ). Si est impair, change de signe : infinis opposés, donc pas de limite globale. Dans tous les cas, est asymptote verticale.
Le temps moyen d'attente (en heures) à un guichet qui traite clients par heure est modélisé, en fonction du taux d'arrivée (clients/heure), par
- a)
Calculer , et . Que constate-t-on quand approche ?
, numérateur .
; ; (heures). Le temps d'attente explose quand approche .
- b)
Calculer à l'aide de la règle .
: , donc .
- c)
Interpréter : que traduit l'asymptote verticale ? Le modèle a-t-il un sens pour ?
correspond à la saturation (le taux d'arrivée égale la capacité) : l'attente tend vers l'infini, d'où l'asymptote verticale . Pour le modèle n'a plus de sens () : la file diverge.
La courbe ci-dessous représente une fonction de la forme , où est un réel non nul.
- a)
Lire graphiquement et .
.
Le graphe donne (la branche de gauche plonge) et (la branche de droite monte).
- b)
En déduire la nature du point ( y a-t-elle une limite globale ?).
Les deux infinis sont opposés : n'a pas de limite globale en ; la droite est une asymptote verticale.
- c)
Sachant que la courbe passe par le point , déterminer . Vérifier avec le point .
, donc . Vérification : , conforme au point . Ainsi .
Un étudiant calcule les limites latérales de (avec ). Deux de ses quatre réponses sont fausses : les retrouver et les corriger.
- a)
.
: signe de positif si , négatif si ; numérateur .
: , donc et . Correct.
- b)
.
: , donc et . Fausse : la bonne réponse est (et non ).
- c)
.
: donc , et . Correct.
- d)
.
: proche de avec , donc et . Fausse : la bonne réponse est .
Les deux erreurs sont donc les affirmations b) et d).