📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Limite en un point : $\lim_{x \to x_0} f(x) = \ell$ signifie que pour tout intervalle ouvert contenant $\ell$, il existe un intervalle contenant $x_0$ dont les images sont dans l'intervalle de $\ell$.
- Continuité : $f$ est continue en $x_0$ si $\lim_{x \to x_0} f(x) = f(x_0)$.
- Théorème des Valeurs Intermédiaires (TVI) : Si $f$ est continue sur $[a, b]$, alors pour tout $y$ compris entre $f(a)$ et $f(b)$, il existe au moins un $c \in [a, b]$ tel que $f(c) = y$.
- Image d'un intervalle : L'image d'un intervalle par une fonction continue est un intervalle. Si $f$ est continue et strictement monotone, $f(I) = [ \lim_{x \to a^+} f(x), \lim_{x \to b^-} f(x) ]$ (selon le sens de variation).
Méthodes à maîtriser
- Levée d'indétermination : Utiliser la factorisation, le conjugué, ou les limites usuelles ($\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1$).
- Étude de la continuité : Vérifier la limite à gauche, à droite et la valeur en $x_0$.
- Existence de solutions : Utiliser le TVI pour montrer qu'une équation $f(x)=0$ admet une solution. Si $f$ est strictement monotone, la solution est unique.
- Fonction réciproque : Si $f$ est continue et strictement monotone sur $I$, elle admet une fonction réciproque $f^{-1}$ définie sur $J = f(I)$.
Exemples corrigés
- Limite : $\lim_{x \to 0} \frac{\tan(2x)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{\sin(2x)}{2x} \cdot \frac{2}{\cos(2x)} = 1 \cdot 2 \cdot 1 = 2$.
- Continuité : Soit $f(x) = \frac{x^2-1}{x-1}$ pour $x \neq 1$ et $f(1)=2$. $\lim_{x \to 1} f(x) = \lim_{x \to 1} (x+1) = 2 = f(1)$. Donc $f$ est continue en 1.
Erreurs fréquentes
- Oublier de vérifier la continuité avant d'appliquer le TVI.
- Confondre la limite en $x_0$ et la valeur $f(x_0)$.
- Ne pas préciser le sens de variation lors de l'utilisation du TVI pour l'unicité.