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Niveau Reprise d'études-Ter
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Calcul de limite

Posté par
fenamat84
05-12-19 à 10:36

Bonjour,

Je sollicite votre aide pour un exercice, qui a priori devrait être simple pour moi, mais comme mes études sont à présent loin derrière moi, mon cerveau commence à se rouiller un peu surtout en maths...

Bref, on me demande de déterminer la limite suivante :

\lim_{x \to +\infty}\frac{Y^x}{x^Y} avec Y=x^x.

Mon 1er instinct était de passer tout d'abord sous la forme exponentielle, à savoir :

\frac{Y^x}{x^Y}=\frac{e^{xln(Y)}}{e^{Y*ln(x)}}

Et là, je bloque...

En espérant avoir des pistes afin de m'éclairer sur ce sujet, je vous en remercie.

*** Modération > forum modifié * merci de ne pas poster n'importe où ***

Posté par
Glapion Moderateur
re : Calcul de limite 05-12-19 à 11:30

au numérateur x ln y = x ln xx = x² ln x
alors qu'au dénominateur Y ln x = xx ln x

compare la croissance des deux ? (en faisant leur quotient par exemple)

Posté par
LeHibou
re : Calcul de limite 05-12-19 à 11:38

Bonjour,

Sauf erreur de ma part, le ln de l'expression, après quelques manipulations, est égal à :
(x²-xx)ln(x)

La comparaison des croissances entre x² et xx étant immédiate, cette expression tendrait vers -

La limite serait donc 0.

A vérifier

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Calcul de limite 05-12-19 à 11:38

Bonjour,

\dfrac{e^{a}}{e^{b}} = e^{a-b}
Ton expression est donc l'exponetielle de A, avec A =xln(y)-yln(x).
A = x2ln(x) - xxln(x)

A toi de poursuivre.

Posté par
LeHibou
re : Calcul de limite 05-12-19 à 11:39

Grillé par Glapion que je salue au passage

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Calcul de limite 05-12-19 à 11:41

Bonjour Glapion et LeHibou,
Avec tout ça, fenamat84 devrait y arriver \;

Posté par
fenamat84
re : Calcul de limite 05-12-19 à 14:15

Avec les réarrangements de Hibou, cela paraît assez clair à présent.

Merci et bonne journée.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Calcul de limite 05-12-19 à 17:58

Bonsoir, plutôt que "comparer" les croissances, j'avais pensé à factoriser \; A \; par \; x2ln(x) .

Posté par
fenamat84
re : Calcul de limite 05-12-19 à 19:34

Merci Sylvieg,

Donc après factorisation par x²ln(x), on obtient :

x²ln(x)(1-\frac{x^xln(x)}{x²ln(x)})=x²ln(x)(1-x^{x-2}) après simplification.

La limite de x²ln(x) est ok.
Par contre, comment démontrer que la limite en +inf de x^{x-2} donne bien +inf ?

Posté par
QuB
re : Calcul de limite 05-12-19 à 19:56

Bonsoir,

Peut-être que au lieu de passer à l'exponentielle, ce qui complique les choses à mon avis, il faudrait mieux directement utiliser  les règles sur les puissances :

\dfrac{x^{a}}{x^{b}} = x^{a-b}

Ainsi que (x^{a})^{b} = x^{ab}

Posté par
fenamat84
re : Calcul de limite 05-12-19 à 20:41

@Qub : Les variables sont différentes au numérateur et au dénominateur !! (Y au numérateur et x au dénominateur...)

Donc la règle sur les puissances ne peut marcher à mon avis...

Ici, il faut passer par l'exponentielle pour ensuite utiliser la relation donnée par Sylvieg à 11h38, puis faire l'étude de limites.

Sinon quelqu'un a une piste de comment démontrer la limite de x^{x-2} en +inf ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Calcul de limite 05-12-19 à 20:47

Citation :
comment démontrer que la limite en +inf de x^{x-2} donne bien +inf ?

Soit avec \; xx-2 > x \; dès que \; x>3 .
Soit avec \; xx-2 > 2x-2 dès que \; x>2 .
Soit en écrivant \; xx-2 = e.......

Posté par
QuB
re : Calcul de limite 05-12-19 à 20:51

@Fenamat84 : Pas exactement !


Tu as (x^{x})^{x} au numérateur et  x^{(x^{x})} au dénominateur !
Réécris la première avec la règle de puissance (x^{a})^{b} = x^{ab}

Posté par
fenamat84
re : Calcul de limite 05-12-19 à 21:23

@Qub : On en revient au même point écrit plus haut :
On a x^{x^2} au numérateur, et  x^{x^x} au dénominateur.
Après simplification, on obtient :

x^{x^2-x^x}.

Et on passe par l'exponentielle pour le calcul de la limite :

e^{(x^2-x^x)ln(x)}

C'est exactement l'expression de Sylvieg à 11h38...

Posté par
QuB
re : Calcul de limite 05-12-19 à 21:42

Tu as repris les études donc je ne sais pas quel type de réponse attend celui qui va te corriger mais l'expression x^{x^2-x^x} peut permettre de conclure par croissance comparée.


Sinon, concernant x^(x-2) , pour x suffisamment grand ( x > 2 ) tu as x^(x-2) > 2^(x-2), par comparaison tu as la limite.



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