Lever une forme indéterminée 0/0

Énoncé

Calculer _{x 2} x^2 - 5x + 6{x^2 - 4}.

Indice : On obtient 0{0}. Factorise les deux expressions.

Correction

  1. Étape 1 : Une forme indéterminée 0{0} en un point signale toujours la même chose : le numérateur et le dénominateur ont une racine commune, donc un facteur commun. Il suffit de le faire apparaître. Lever une FI 0/0 en x = a : 1. constater l'indétermination en remplaçant ; 2. factoriser par (x-a) le numérateur et le dénominateur ; 3. simplifier — en précisant « pour x a » ; 4. passer à la limite sur l'expression simplifiée. 👉 L'étape 3 doit être écrite avec sa condition : c'est elle qui rend la simplification légitime, puisqu'on ne divise jamais par zéro. Et c'est aussi ce qui explique qu'une limite finie existe là où la fonction n'est pas définie.
  2. Étape 2 : On constate l'indétermination. En x = 2 : numérateur : 4 - 10 + 6 = 0 · dénominateur : 4 - 4 = 0 C'est bien une forme 0{0} — il faut donc lever l'indétermination. On factorise. Le 2 étant racine des deux, (x-2) est facteur commun : x^2 - 5x + 6 = (x-2)(x-3) — somme 5, produit 6, donc racines 2 et 3 x^2 - 4 = (x-2)(x+2) — différence de carrés

    (x-2)(x-3){(x-2)(x+2)}

  3. Étape 3 : On simplifie, en précisant la condition : pour x 2, (x-2)(x-3){(x-2)(x+2)} = x-3{x+2} On passe à la limite sur cette expression, qui n'est plus indéterminée : [formule] 👉 La fonction n'est pas définie en 2, et pourtant elle a une limite finie en ce point. C'est exactement la situation du prolongement par continuité, traité plus loin dans le chapitre.

    _{x 2} x^2-5x+6{x^2-4} = -1{4}

  4. Étape 4 : L'erreur classique : Conclure « la limite n'existe pas » devant une forme 0{0}. Une indétermination n'est pas une absence de limite : c'est seulement que les théorèmes généraux ne suffisent pas à la calculer. Ici la limite existe et vaut -1{4}. Second piège : simplifier sans écrire « pour x 2 ». La simplification par (x-2) n'est licite que sous cette condition, et l'omettre est une faute de rigueur. À retenir : 0{0} en a le facteur (x-a) est commun aux deux. Le trouver, simplifier, conclure. 👉 Et pour factoriser vite un trinôme dont on connaît une racine a : la seconde racine vaut c{a} (produit des racines), ou S - a (somme). Ici 2 3 = 6 ✓