Universit´e du Sud Toulon–Var – Licence MASS 1`ere ann´ee 3
Sur ] − ∞,0[, fest le produit de deux fonctions d´efinies sur R, donc f(x) est bien d´efini pour
x∈]− ∞,0[.
Sur [0,1], la fonction fest ´egale `a la fonction 4
π×arctan(x) qui est d´efinie sur R; donc f(x) est
bien d´efini pour x∈[0,1].
Sur ]1,+∞[, la fonction fest ´egale `a √3x−2 qui est d´efinie sur {x∈R|3x−2≥0}= [2/3,+∞[.
Donc f(x) est bien d´efini pour x∈]1,+∞[.
De ce qui pr´ec`ede, on d´eduit que fest d´efinie sur R.
iii)
Continuit´e de fen 0: On a limx→0−f(x) = limx→0−e−xsin(x) = e−0sin(0) = 0, et limx→0+f(x) =
limx→0+4
π×arctan(x) = 4
π×arctan(0) = 0, et f(0) = 4
π×arctan(0) = 0.
Comme limx→0−f(x) = limx→0+f(x) = f(0), on en d´eduit que fest continue en 0.
Continuit´e de fen 1: On a limx→1−f(x) = limx→1−
4
π×arctan(x) = 4
π×arctan(1) = 4
π×π
4= 1,
et limx→1+f(x) = limx→1+√3x−2 = 1 et f(1) = 4
πarctan(1) = 1.
Comme limx→1−f(x) = limx→1+f(x) = f(1), on en d´eduit que fest continue en 1.
Avec des arguments g´en´eraux similaires `a ceux utilis´es pour la question ii), on montrer que fest
continue en tout point xde R\ {0,1}.
Comme fest aussi continue en 0 et en 1, on en d´eduit donc que fest continue sur R.
iv)
a) La fonction sinus est d´erivable et de d´eriv´ee continue en 0; on peut donc ´ecrire le d´eveloppement
de Taylor `a l’ordre 1 en 0 pour sinus:
sin(x) = sin(0) + (x−0) sin0(0) + x(x) = x+x(x),
car sin0(0) = cos(0) = 1.
On a alors
lim
x→0
e−xsin(x)
x= lim
x→0
e−x(x+x(x))
x= lim
x→0e−x(1 + (x)) = e0= 1 .(1)
Remarque: Cette limite n’est rien d’autre que la d´eriv´ee de la fonction e−xsin(x) prise en 0 car,
par d´efinition, on a
(e−xsin(x))0|x=0 = lim
x→0
e−xsin(x)−e−0sin(0)
x−0= lim
x→0
e−xsin(x)
x.
On pouvait donc retrouver la valeur de la limite dans (1) en calculant directement la d´eriv´ee de
e−xsin(x) et en prenant sa valeur en 0: (e−xsin(x))0=−e−xsin(x)+e−xcos(x) dont la valeur en
0 est −e−0sin(0) + e−0cos(0) = 0 + 1 = 1, qui est bien la valeur obtenue dans (1).
b) La fonction arctangente est d´erivable et de d´eriv´ee continue en 0; on peut donc ´ecrire le
d´eveloppement de Taylor `a l’ordre 1 en 0 pour arctangente:
arctan(x) = arctan(0) + (x−0) arctan0(0) + x(x) = x+x(x),
car arctan0(0) = 1
1+0 = 1.
On a alors
lim
x→0
arctan(x)
x= lim
x→0
x+x(x))
x= lim
x→0(1 + (x)) = 1 .