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Limites : en route vers le supérieur
Limites usuelles en LN et EXP - Exercice 1
20 min
30
1) Déterminer la limite suivante :
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
x
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x)}{x}
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
2) En déduire que :
ln
(
1
+
x
)
∼
0
x
\ln(1+x) \underset{0}{\sim} x
ln
(
1
+
x
)
0
∼
x
3) Déterminer la limite suivante :
lim
x
⟶
0
e
x
−
1
x
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{e^{x} - 1}{x}
x
⟶
0
lim
x
e
x
−
1
4) En déduire que :
e
x
∼
0
1
+
x
e^{x} \underset{0}{\sim} 1 + x
e
x
0
∼
1
+
x
Question 1
Déterminer la limite suivante :
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
x
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x)}{x}
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
Correction
On a :
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
x
=
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
−
0
x
=
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
−
ln
(
1
)
x
=
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
−
ln
(
1
+
0
)
x
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x)}{x} = \lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x) - 0}{x} = \lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x) - \ln(1)}{x} = \lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x) - \ln(1 + 0)}{x}
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
=
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
−
0
=
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
−
ln
(
1
)
=
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
−
ln
(
1
+
0
)
Or, la l'expression
f
(
x
)
=
ln
(
1
+
x
)
f(x) = \ln(1+x)
f
(
x
)
=
ln
(
1
+
x
)
est dérivable à l'origine. Ce qui nous permet d'affirmer l'existence de
f
′
(
0
)
f'(0)
f
′
(
0
)
. On a alors :
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
x
=
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
−
ln
(
1
+
0
)
x
=
f
′
(
0
)
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x)}{x} = \lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x) - \ln(1 + 0)}{x} = f'(0)
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
=
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
−
ln
(
1
+
0
)
=
f
′
(
0
)
Avec :
f
′
(
x
)
=
(
ln
(
1
+
x
)
)
′
=
1
1
+
x
⟹
f
′
(
0
)
=
1
1
+
0
=
1
1
=
1
f'(x) = \left(\ln(1+x) \right)' = \dfrac{1}{1+x} \,\,\,\, \Longrightarrow \,\,\,\, f'(0) = \dfrac{1}{1+0} = \dfrac{1}{1} = 1
f
′
(
x
)
=
(
ln
(
1
+
x
)
)
′
=
1
+
x
1
⟹
f
′
(
0
)
=
1
+
0
1
=
1
1
=
1
Ce qui nous donne donc :
lim
x
⟶
0
ln
(
1
+
x
)
x
=
1
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{\ln(1+x)}{x} = 1
x
⟶
0
lim
x
ln
(
1
+
x
)
=
1
Question 2
En déduire que :
ln
(
1
+
x
)
∼
0
x
\ln(1+x) \underset{0}{\sim} x
ln
(
1
+
x
)
0
∼
x
Correction
Le résultat précédent, est par définition, la traduction de l'équivalence suivante :
ln
(
1
+
x
)
∼
0
x
\ln(1+x) \underset{0}{\sim} x
ln
(
1
+
x
)
0
∼
x
Question 3
Déterminer la limite suivante :
lim
x
⟶
0
e
x
−
1
x
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{e^{x} - 1}{x}
x
⟶
0
lim
x
e
x
−
1
Correction
On a :
lim
x
⟶
0
e
x
−
1
x
=
lim
x
⟶
0
e
x
−
e
0
x
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{e^{x} - 1}{x} = \lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{e^{x} - e^0}{x}
x
⟶
0
lim
x
e
x
−
1
=
x
⟶
0
lim
x
e
x
−
e
0
Cependant, la fonction exponentielle est dérivable sur
R
\mathbb{R}
R
, ce qui implique que :
lim
x
⟶
0
e
x
−
1
x
=
lim
x
⟶
0
e
x
−
e
0
x
=
(
e
x
)
x
=
0
′
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{e^{x} - 1}{x} = \lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{e^{x} - e^0}{x} = \left( e^x \right)'_{x=0}
x
⟶
0
lim
x
e
x
−
1
=
x
⟶
0
lim
x
e
x
−
e
0
=
(
e
x
)
x
=
0
′
Puis, on sait que
(
e
x
)
′
=
e
x
\left( e^x \right)' = e^x
(
e
x
)
′
=
e
x
ce qui implique que
(
e
x
)
x
=
0
′
=
e
0
=
1
\left( e^x \right)'_{x=0} = e^0 = 1
(
e
x
)
x
=
0
′
=
e
0
=
1
. Ainsi, on trouve le résultat suivant :
lim
x
⟶
0
e
x
−
1
x
=
1
\lim_{x \longrightarrow 0} \dfrac{e^{x} - 1}{x} = 1
x
⟶
0
lim
x
e
x
−
1
=
1
Question 4
En déduire que :
e
x
∼
0
1
+
x
e^{x} \underset{0}{\sim} 1 + x
e
x
0
∼
1
+
x
Correction
Le résultat précédent, est par définition, la traduction de l'équivalence suivante :
e
x
−
1
∼
0
x
e^x - 1 \underset{0}{\sim} x
e
x
−
1
0
∼
x
En additionnant
1
1
1
des deux côtés de cette relation, on trouve que :
e
x
−
1
+
1
∼
0
x
+
1
e^x - 1 + 1 \underset{0}{\sim} x + 1
e
x
−
1
+
1
0
∼
x
+
1
Finalement, on obtient :
e
x
∼
0
1
+
x
e^x \underset{0}{\sim} 1 + x
e
x
0
∼
1
+
x