174 Limites finies en un point
On peut donner la caractérisation séquentielle suivante de la notion de point adhérent. Cette
caractérisation est souvent utilisée.
Théorème 8.1 Un réel aest adhérent à Isi, et seulement si, il existe une suite (un)n∈Nde
points de Iqui converge vers a.
Démonstration. Si aest adhérent à I, pour tout entier n≥1l’ensemble ¸a−1
n, a +1
n·∩I
est non vide, il existe donc un réel un∈Itel que |un−a|<1
net faisant tendre nvers l’infini,
on déduit que a= lim
n→+∞un.
Réciproquement si aest limite d’une suite (un)n∈Nde points de I, on a alors :
a∈ {un|n∈N} ⊂ I.
8.2 Limite finie en un point d’une fonction réelle
Pour ce paragraphe et les suivants, aest un point adhérent à Iet fune fonction de Idans
Rou C.
Définition 8.2 On dit que la fonction fadmet une limite finie quand xtend vers adans I,
s’il existe un réel `tel que :
∀ε > 0,∃η > 0|(x∈Iet |x−a|< η)⇒ |f(x)−`|< ε (8.1)
(on dit aussi que f(x)tend vers `quand xtend vers adans I).
Comme dans le cas de la définition de la convergence d’une suite, les deux dernières inégalités
dans (8.1) peuvent être strictes ou larges et il est parfois commode de se limiter à ε∈]0,1[
sans que cela ne soit restrictif.
Dire que fn’a pas de limite en aéquivaut à dire que pour tout scalaire `il existe un réel
ε > 0tel que :
∀η > 0,∃x∈I| |x−a|< η et |f(x)−`| ≥ ε.
Il est parfois commode de traduire (8.1) sous la forme :
∀ε > 0,∃η > 0| ∀x∈]a−η, a +η[∩I, |f(x)−`|< ε
ou encore, dans le cas d’une fonction à valeurs réelles :
∀ε > 0,∃η > 0| ∀x∈]a−η, a +η[∩I, f (x)∈]`−ε, ` +ε[.
Le fait que asoit adhérent à Inous assure que ]a−η, a +η[∩In’est pas vide.
En utilisant l’inégalité triangulaire dans Rou C,on montre, comme pour les suites conver-
gentes, que si fadmet une limite `en a, alors cette limite est unique. En effet, s’il existe deux
réels `et `0vérifiant (8.1) ,on peut alors trouver pour tout réel ε > 0un réel η > 0tel que pour
tout x∈Itel que |x−a|< η on ait :
|`−`0|=|(`−f(x)) + (f(x)−`0)| ≤ |`−f(x)|+|f(x)−`0|<2ε,
ce qui équivaut à `−`0= 0.
On note alors `= lim
x→a
x∈I
f(x)ou plus simplement `= lim
x→af(x),le domaine de définition de
la fonction fétant sous-entendu, cette limite. On écrira aussi f(x)→
x→a`.