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On passe au niveau 2 ? C'est celui qui fait tomber tout le monde au BAC : Exo 3 (piège) : lim x->+∞ sqrt(x2 + 3x) - x

Mathematics

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EXERCICE 3 :
Calculer : lim⁡x→+∞x2+3x−x\lim_{x \to +\infty} \sqrt{x^2 + 3x} - x

  1. Identifions la forme indéterminée.

    Lorsque x→+∞x \to +\infty, x2+3x≈x2=x\sqrt{x^2 + 3x} \approx \sqrt{x^2} = x. L'expression est de la forme ∞−∞\infty - \infty, qui est une forme indéterminée.

  2. Multiplions et divisons par l'expression conjuguée.

    L'expression conjuguée de x2+3x−x\sqrt{x^2 + 3x} - x est x2+3x+x\sqrt{x^2 + 3x} + x.

    lim⁡x→+∞(x2+3x−x)=lim⁡x→+∞(x2+3x−x)(x2+3x+x)x2+3x+x\lim_{x \to +\infty} \left( \sqrt{x^2 + 3x} - x \right) = \lim_{x \to +\infty} \frac{\left( \sqrt{x^2 + 3x} - x \right) \left( \sqrt{x^2 + 3x} + x \right)}{\sqrt{x^2 + 3x} + x}
  3. Appliquons l'identité remarquable (a−b)(a+b)=a2−b2(a-b)(a+b) = a^2 - b^2 au numérateur.

    =lim⁡x→+∞(x2+3x)−x2x2+3x+x= \lim_{x \to +\infty} \frac{(x^2 + 3x) - x^2}{\sqrt{x^2 + 3x} + x} =lim⁡x→+∞3xx2+3x+x= \lim_{x \to +\infty} \frac{3x}{\sqrt{x^2 + 3x} + x}
  4. Factorisons xx au dénominateur.

    Pour x>0x > 0, x2+3x=x2(1+3x)=x1+3x\sqrt{x^2 + 3x} = \sqrt{x^2(1 + \frac{3}{x})} = x\sqrt{1 + \frac{3}{x}}.

    =lim⁡x→+∞3xx1+3x+x= \lim_{x \to +\infty} \frac{3x}{x\sqrt{1 + \frac{3}{x}} + x} =lim⁡x→+∞3xx(1+3x+1)= \lim_{x \to +\infty} \frac{3x}{x\left(\sqrt{1 + \frac{3}{x}} + 1\right)}
  5. Simplifions l'expression en annulant xx et évaluons la limite.

    =lim⁡x→+∞31+3x+1= \lim_{x \to +\infty} \frac{3}{\sqrt{1 + \frac{3}{x}} + 1}

    Lorsque x→+∞x \to +\infty, 3x→0\frac{3}{x} \to 0.

    =31+0+1=31+1=31+1=32= \frac{3}{\sqrt{1 + 0} + 1} = \frac{3}{\sqrt{1} + 1} = \frac{3}{1 + 1} = \frac{3}{2}

    La limite est ∗32\boxed*{\frac{3}{2}}.

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