Exercice 11-08
Étudier la limite ci-dessous, en fonction des paramètres aa et bb: limx0ex1xax2ex1xbx2\lim_{x\to 0}\frac{e^x-1-x-ax^2}{e^x-1-x-bx^2}

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on pourra utiliser la règle de BH.

Posons f(x)=ex1xax2,g(x)=ex1xbx2.\begin{aligned} f(x)&=e^x-1-x-ax^2\,,\\ g(x)&=e^x-1-x-bx^2\,. \end{aligned} Alors limx0f(x)g(x)\lim_{x\to 0}\frac{f(x)}{g(x)} est indéterminée, de la forme ''00\frac00''. Ensuite, f(x)=ex12ax,g(x)=ex12bx,f'(x)=e^x-1-2ax\,,\qquad g'(x)=e^x-1-2bx\,, et donc limx0f(x)g(x)\lim_{x\to 0}\frac{f'(x)}{g'(x)} est aussi de la forme ''00\frac00''. Finalement, f(x)=ex2af''(x)=e^x-2a, g(x)=ex2bg''(x)=e^x-2b, et la limite de leur quotient peut être calculée en fonction des cas: limx0f(x)g(x)={12a12b si b12,1 si a=b=12,n’existe pas si a12 et b=12. \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 limx0f(x)g(x)=limx0f(x)g(x)=limx0f(x)g(x)={12a12b si b12,1 si a=b=12,n’existe pas si a12 et b=12.\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}