Exercice 11-09
Étudier la limite ci-dessous, en fonction des paramètres \(a\) et \(b\): \[\lim_{x\to 0}\frac{e^x-1-x-ax^2}{e^x-1-x-bx^2}\]

on pourra utiliser la règle de BH.

Posons \[\begin{aligned} f(x)&=e^x-1-x-ax^2\,,\\ g(x)&=e^x-1-x-bx^2\,. \end{aligned}\] Alors \(\lim_{x\to 0}\frac{f(x)}{g(x)}\) est indéterminée, de la forme ''\(\frac00\)''. Ensuite, \[f'(x)=e^x-1-2ax\,,\qquad g'(x)=e^x-1-2bx\,,\] et donc \(\lim_{x\to 0}\frac{f'(x)}{g'(x)}\) est aussi de la forme ''\(\frac00\)''. Finalement, \(f''(x)=e^x-2a\), \(g''(x)=e^x-2b\), et la limite de leur quotient peut être calculée en fonction des cas: \[ \lim_{x\to 0}\frac{f''(x)}{g''(x)} = \begin{cases} \frac{1-2a}{1-2b} & \text{ si }b\neq \frac12\,,\\ 1&\text{ si }a=b=\frac12\,,\\ \text{n'existe pas}&\text{ si }a\neq \frac12\text{ et }b=\frac12\,. \end{cases} \] Par la règle de BH (utilisée deux fois), on conclut que \[\begin{aligned} \lim_{x\to 0}\frac{f(x)}{g(x)} &= \lim_{x\to 0}\frac{f'(x)}{g'(x)}\\ &= \lim_{x\to 0}\frac{f''(x)}{g''(x)}\\ &= \begin{cases} \frac{1-2a}{1-2b} & \text{ si }b\neq \frac12\,,\\ 1&\text{ si }a=b=\frac12\,,\\ \text{n'existe pas}&\text{ si }a\neq \frac12\text{ et }b=\frac12\,. \end{cases} \end{aligned}\]