Adloun

Deux fonctions qui oscillent

Application directe du cours · niveau 2 · mathématiques (PCSI), chapitre 6 — Limites, continuité, dérivabilité · A. Limites de fonctions

Énoncé

Montrer, par la caractérisation séquentielle, que n'a pas de limite en , mais que en a une.

Corrigé

Stratégie : pour la non-existence, deux suites bien choisies ; pour l'existence, une majoration.

1) n'a pas de limite en . La caractérisation séquentielle se lit par contraposée : s'il existe deux suites tendant vers dont les images ont des limites différentes, la fonction n'a pas de limite en . Il suffit donc de choisir les suites qui rendent le cosinus constant. Posons, pour ,

Ces deux suites sont à valeurs non nulles et tendent vers . Et

Les deux limites diffèrent : n'a pas de limite en .

⚠️ On choisit les suites pour que l'image soit constante, pas seulement proche. C'est ce qui rend le calcul de la limite immédiat et l'argument imparable. Et il faut vérifier que ces suites tendent bien vers en restant dans le domaine — ici, en évitant lui-même.

2) tend vers en . Le cosinus est borné : pour tout . Donc

Le majorant tend vers quand : par le théorème d'encadrement, . (La fonction se prolonge donc par continuité en , en lui donnant la valeur .)

⚠️ Rien n'a été « calmé » dans l'oscillation : oscille exactement autant entre et , aussi près de qu'on veut. C'est le facteur qui écrase l'amplitude. Le produit d'une fonction bornée par une fonction de limite nulle a pour limite — même si la première n'a aucune limite.

Contrôles numériques. Pour : et ; et . Pour , les deux abscisses valent moins de et les images valent toujours exactement et . ✔ La majoration a été vérifiée pour . ✔

Ce que l'exercice installe. La caractérisation séquentielle a deux emplois opposés : transférer aux fonctions les théorèmes sur les suites, et réfuter une limite en exhibant deux suites. Et l'on retiendra le couple de fonctions : , l'oscillation pure sans limite ; , la même oscillation amortie, qui converge. On les retrouvera au chapitre de la dérivabilité, avec .

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.