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Limites N°14

Posté par
beugg
27-05-16 à 19:44

Bonjour
J'aimerais avoir votre avis sur ma réponse.
L'énoncé:

Soit f(x)=xsin\frac{1}{x}

Déterminer

\lim_{x\to0}xsin\frac{1}{x}

Ma réponse:

xsin\frac{1}{x}= \frac{sinx}{x}
 \\ 
 \\ \Lim_{x\to0}\frac{sinx}{x}=1

Correct ?

Merci d'avance

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 27-05-16 à 19:46

bonjour : )

Non.

x\sin\left(\frac{1}{x}\right) \neq \frac{\sin x}{x}

Ici il faut utiliser le théorème des gendarmes. La fonction sinus vérifie une inégalité bien connue, laquelle ?

Posté par
beugg
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:00

-1 sinx 1

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:04

Oui nous avons que \boxed{\forall x \in \R, -1 \leq \sin x \leq 1}

Comme c'est valable pour absolument tous les réels qui existent on a également que : \forall x \in \R^*, -1 \leq \sin\frac{1}{x} \leq 1

On peut maintenant, à partir de cette dernière égalité, encadrer f(x).
Attention (lors du produit) à distinguer x positif ou négatif. En utilisant des valeurs absolues on irait plus vite.

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:11

Citation :
On peut maintenant, à partir de cette dernière inégalité, encadrer f(x).

Posté par
beugg
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:21

Ok

1/x sin(1/x) 1/x

Posté par
beugg
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:26

Non

1/x sin(1/x) -1/x

Posté par
beugg
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:32

C'est bon ?

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:36

Non, comment tout à coup une division par x apparait ?

\forall x \in \R^*, -1 \leq \sin\frac{1}{x} \leq 1
Lorsqu'on multiplie une inégalité par un nombre positif celle-ci conserve son sens.
Ainsi x \geq 0 alors on a [tex]-x \leq x\sin\frac{1}{x} \leq x[/tex.

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:37

mdr_non @ 27-05-2016 à 20:36

Non, comment tout à coup une division par x apparait ?

\forall x \in \R^*, -1 \leq \sin\frac{1}{x} \leq 1
Lorsqu'on multiplie une inégalité par un nombre positif celle-ci conserve son sens.
Ainsi si x \geq 0 alors on a -x \leq x\sin\frac{1}{x} \leq x.

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:39

Lire : Ainsi si x > 0 ...

Posté par
beugg
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:49

Oui je vous montre comment je fais

1/x *(-x) xsin* 1/x 1

-1 xsin(1/x) 1 ?

Posté par
beugg
re : Limites N°14 27-05-16 à 20:55

Non je me trompe

Posté par
beugg
re : Limites N°14 27-05-16 à 21:04

Plutôt

-x xsin(1/x) x. ==>

sin\frac{1}{x} -1 et

sin\frac{1}{x} 1 ?

Posté par
beugg
re : Limites N°14 27-05-16 à 21:18

C'est bon ?

Posté par
alb12
re : Limites N°14 27-05-16 à 22:18

salut,
pour x different de 0 ona -1<=sin(1/x)<=1 (tout sinus est entre -1 et 1)

pour x>0 on a donc  -x<=x*sin(1/x)<=x
Quelle est la limite de x et de -x en 0 ?
Que peut-on en conclure ?

pour x<0 on a donc ??<=x*sin(1/x)<=??
A toi la suite

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 28-05-16 à 00:54

beugg @ 27-05-2016 à 21:04

Plutôt

-x xsin(1/x) x. ==>

sin\frac{1}{x} -1 et

sin\frac{1}{x} 1 ?
Je pense que tu n'as pas compris le but.

L'idée du théorème des gendarmes est de donner la limite d'une fonction en l'encadrant par deux fonctions (gendarmes) plus simples qui ont la même limite.

Théorème des gendarmes (ou théorème d'encadrement) :
Soient I un intervalle réel et a un point de I.
On considère trois fonctions f, g et h définies sur I sauf éventuellement en a.
Si pour tout x \in I - \{a\} on a g(x) \leq f(x) \leq h(x) ; (f est encadrée par deux gendarmes g et h)
et si \lim_{x\to a} g(x) = \lim_{x\to a} h(x) = L ; (Les deux gendarmes ont la même limite, ils vont vers la même direction en a.)
alors on a \lim_{x\to a} f(x) = L. (C'est obligé que f aille dans le même sens que les deux gendarmes en a).

Dans le théorème L désigne un nombre ou l'infini. Et le théorème est encore valable si limite se fait à l'infini.


Tu vois qu'en utilisant ce théorème on n'a pas besoin de calculer la limite de f, on parvient à la déterminer simplement en calculant la limite de g et h (existence requise).

Application :
On a vu que \forall x > 0, -1 \leq \sin\left(\frac{1}{x}\right) \leq 1 d'où (en multipliant l'inégalité par x) -x \leq x\sin\left(\frac{1}{x}\right) \leq x
On reconnait au milieu f(x), \forall x > 0, -x \leq x\sin\left(\frac{1}{x}\right) \leq x

Or \lim_{x\to0^+} -x = 0 (le premier gendarme tend vers 0) et \lim_{x\to0^+} x = 0 (le deuxième gendarme tend aussi vers 0).
D'où en conclusion \lim_{x\to0^+} f(x) = 0

Posté par
beugg
re : Limites N°14 28-05-16 à 11:33

Bonjour ,c'est parfait ! Merci beaucoup

x <0 , -1 sin(1/x) 1

-x(-1) -xsin(1/x) 1(-x)

-x -xsin(1/x) x

\Lim_{x\to0^-}-x=\Lim_{x\to0^-}x=0. ==>
 \\ 
 \\ \lim_{x\to0^-}f(-x)= 0 ?  

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 28-05-16 à 11:40

Il va falloir reprendre les règles sur les inégalités,

\forall x < 0, -1 \leq \sin\left(\frac{1}{x}\right) \leq 1

Comme x est négatif, si on multiplie l'inégalité par x alors elle change son sens :
-1 \leq \sin\left(\frac{1}{x}\right) \leq 1 \Rightarrow (-1)\times x \geq x\times\sin\left(\frac{1}{x}\right) \geq 1\times x
soit -x \geq f(x) \geq x

Si tu veux vraiment multiplier par -x (pourquoi ?) alors comme -x est positif l'inégalité conserve son sens :
-1 \leq \sin\left(\frac{1}{x}\right) \leq 1 \Rightarrow (-1)\times(-x) \leq -x\times\sin\left(\frac{1}{x}\right) \leq 1\times(-x)
soit x \leq -f(x) \leq -x comme ci-dessus.

Le résultat ok. Mais il faut la limite de f en 0^-, quelle est-elle ?

Posté par
alb12
re : Limites N°14 28-05-16 à 11:58

@beugg
connais-tu les valeurs absolues ?
sais-tu par exemple que |sin(x)|<=1 ?

Posté par
beugg
re : Limites N°14 28-05-16 à 12:14

Oui alb12

Pour mdr_non ,pourtant c'est juste ce que j'ai fait sauf j'ai mis le signe - à l'inconnu x

Posté par
alb12
re : Limites N°14 28-05-16 à 12:19

donc pour x different de 0 on a |sin(1/x)|<=1
Vois-tu comment continuer ?

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 28-05-16 à 12:21

Non ce n'est pas ce que tu as mis.

Tes inégalités sont fausses, relis bien.

Le résultat final oui il est bon. Mais pourquoi prendre f(-x) ? Même si f(-x) = f(x) (ce qui permettait d'ailleurs de conclure directement à partir du résultat précédent sans inégalités supplémentaires).
Il te faut calculer ici \lim_{x\to0^-} f(x). Et on trouve \lim_{x\to0^-} f(x) = 0

Posté par
beugg
re : Limites N°14 28-05-16 à 12:43

Oui j'ai compris ,on le même résultat

C'est pourquoi vous m'avez conseillé dès le début d'utiliser les valeurs absolues.

Comme alb vient de me signaler .Parce qu'on sait |sinx| 0  

-1 sinx 1

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 28-05-16 à 12:50

En fait je t'avais conseillé les valeurs absolues car cela nous évite de faire deux inégalités.

Nous avons que |f(x)| = |x*sin(1/x)| ensuite avec les propriétés de la valeur absolue nous obtenons : |f(x)| = |x|*|sin(1/x)|

Or nous avons que pour tout réel x non nul : |sin(1/x)| <= 1 si bien que |x|*|sin(1/x)| <= |x| soit |f(x)| <= |x|

Deux façons de conclure à partir d'ici :
a) Il y a une inégalité encore qui est cachée (implicite) et c'est celle-ci : |f(x)| >= 0
d'où en fait pour tout x non nul : 0 <= |f(x)| <= |x|
Mais \lim_{x\to0} |x| = 0 d'où d'après le théorème des gendarmes \lim_{x\to0} |f(x)| = 0 = \lim{x\to0} f(x)

b) Par définition de la valeur absolue nous avons que |f(x)| <= |x| est équivalent à -|x| <= f(x) <= |x|
A nouveau le théorème des gendarmes : \lim_{x\to0} -|x| = 0 = \lim_{x\to0} |x| d'où \lim{x\to0} f(x) = 0

Ok ?

Posté par
beugg
re : Limites N°14 28-05-16 à 13:00

Oui c'est ok

Merci beaucoup

Posté par
mdr_non
re : Limites N°14 28-05-16 à 13:10

Je t'en prie : ) Bonne continuation : )



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