Botafogo3.5 Limites infinies en un point
On définit maintenant la divergence vers l’infini en un point.
f tend vers +∞ lorsque x→x0 si ∀M>0, ∃δ>0 tel que
0<∣x−x0∣⩽δ⟹f(x)⩾M.On écrit limx→x0f(x)=+∞.
f tend vers −∞ lorsque x→x0 si ∀M<0, ∃δ>0 tel que
0<∣x−x0∣⩽δ⟹f(x)⩽M.On écrit limx→x0f(x)=+∞.
f tend vers +∞ lorsque x→x0+ si ∀M>0, ∃δ>0 tel que
x0<x⩽x0+δ⟹f(x)⩾M.On écrit limx→x0+f(x)=+∞.
f tend vers −∞ lorsque x→x0+ si ∀M<0, ∃δ>0 tel que
x0<x⩽x0+δ⟹f(x)⩽M.On écrit limx→x0+f(x)=−∞.
f tend vers +∞ lorsque x→x0− si ∀M>0, ∃δ>0 tel que
x0−δ⩽x<x0⟹f(x)⩾M.On écrit limx→x0−f(x)=+∞.
f tend vers −∞ lorsque x→x0− si ∀M<0, ∃δ>0 tel que
x0−δ⩽x<x0⟹f(x)⩽M.On écrit limx→x0−f(x)=−∞.
On définit les limites latérales infinies de manière analogue. Par exemple, limx→x0+f(x)=+∞ ⟺ ∀M>0, ∃δ>0 tel que x0<x⩽x0+δ⟹f(x)⩾M.
Comme avant, une limite infinie en un point x0 ne dit rien sur la valeur de f en x0.
On a limx→0+x1=+∞ et limx→0−x1=−∞, mais limx→0x1 ne tend pas vers ±∞.

Montrons que limx→0−x1=−∞.
Soit M<0. Pour x<0,
x1⩽M⇔x⩾M1.On pose δ=M−1; on a δ>0 et x1⩽M pour tout x∈[−δ,0[. On a donc bien que limx→0−x1=−∞.
- On a limx→0x21=+∞.

Montrons que limx→1(x−1)21=+∞.
Soit M>0. Pour x=1,
(x−1)21⩾M⇔(x−1)2⩽M1⇔∣x−1∣⩽M1.On prend δ=M1 (ou n’importe quelle valeur dans ]0,M1]). On a alors
0<∣x−1∣⩽δ⇒∣x−1∣⩽M1⇒(x−1)21⩾M.Donc limx→1(x−1)21=+∞.
Les propriétés habituelles sont vérifiées pour les limites infinies en un point.
Considérons
x→−2+limx2−3x−10x2+3x+1.Dans la limite x→−2+, le numérateur tend vers −1 et le dénominateur vers zéro 0. Donc le quotient ne peut pas avoir de limite finie, et pour comprendre son comportement il faut regarder de plus près le signe du dénominateur à son approche de zéro. En écrivant
x2−3x−10x2+3x+1=(x−5)(x+2)x2+3x+1=x−5x2+3x+1⋅x+21,on a extrait le terme qui pose problème: en posant y=x+2, x→−2+ implique y→0+, et donc
x→−2+limx+21=y→0+limy1=+∞.D’autre part,
x→−2+limx−5x2+3x+1=−7−1=71.Puisque 71>0, on peut conclure:
x→−2+limx2−3x−10x2+3x+1=x→−2+limx−5x2+3x+1⋅x+21=+∞Considérons
x→−1lim(x+1)29−2xsin(x+11).Puisque
x→−1lim(x+1)21=+∞,et puisque 9−2xsin(x+11)⩾7>0 sur un voisinage épointé de −1, on conclut que
x→−1lim(x+1)29−2xsin(x+11)=+∞.
Polycopié rédigé par Sacha Friedli, Anastasia Khukhro, Ghid Maatouk. Sauf indication contraire, le contenu de ce document est soumis à une licence Creative Commons internationale, Attribution - Utilisation non commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0).
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