Exercice 09-09
Donner un exemple de deux fonctions \(g:\mathbb{R}\to \mathbb{R}\), \(f:\mathbb{R}\to \mathbb{R}\), et d'un point \(x_0\in \mathbb{R}\) en lequel \(g\) est continue, telles que \[ \lim_{x\to x_0}f(g(x)) \] existe, mais n'est pas égal à \(f(g(x_0))\).

... \(f\) soit discontinue au point \(L_0=g(x_0)\).

Soit \(L_0=g(x_0)\). On cherche une fonction \(f\) discontinue en \(L_0\), dans le sens où \(\lim_{z\to L_0}f(z)\) existe mais est différente de \(f(L_0)\).

On peut par exemple prendre \(g(x)=x^2\), et \[ f(x)= \begin{cases} x&\text{ si } x\neq 4\,,\\ 0&\text{ si } x=4\,. \end{cases} \] Dans ce cas, on a \[ \lim_{x\to 2}f(g(x))=\lim_{x\to 2} f(x^2)=\lim_{x\to 2}x^2=4\,, \] alors que \[ f(g(2))=f(4)=0\,, \] et donc \[ \lim_{x\to 2}f(g(x)) \neq f(g(2))\,. \]