Limites pour $n\to\infty$

Bonjour, j'ai les limites suivantes
1) $\big(n\sin(\frac 1 n)\big)^{n^2}$
2) $(n^2)\big((n+1)^{1/n}-n^{1/n}\big)$

Je connais le calcul de limites avec Hôpital, et aussi avec $e^{\ln}$, mais je ne sais pas comment m'y prendre. Y a-t-il quelqu'un qui pourrait me donner des indices comment commencer avec ces calculs ? Merci.

Réponses

  • Tu sembles chercher des limites de suites, disons $(u_n)$ et $(v_n)$, lorsque $n$ tend vers l'infini. Pour pouvoir utiliser la règle de L'Hôpital, il faut une fonction en un point fini. La suggestion serait donc de trouver deux fonctions $f$ et $g$ telles que $u_n=f\bigl(\frac1n\bigr)$ et
    $v_n=g\bigl(\frac1n\bigr)$. Si tu montres que $f$ et $g$ ont des limites en $0$ (ou $0^+$), alors tu pourras en déduire que les suites ont ces mêmes limites.
  • Merci beaucoup, je vais essayer ceci.
  • bonjour

    le plus simple est d'utiliser un développement asymptotique pour chaque suite ;

    $u_n = (n.sin\frac{1}{n})^{n^2}$ soit en prenant le logarithme népérien ($u_n$ est toujours positif)

    $ln(u_n) = n^2.ln[n.sin\frac{1}{n}]$ soit

    $lim[ln(u_n)] = lim[n^2ln(n(\frac{1}{n}- \frac{1}{6n^3})] = lim[n^2(-\frac{1}{6n^2})]= -\frac{1}{6}$

    et donc $lim(u_n) = e^{-\frac{1}{6}}$

    pour la seconde suite $v_n$ tu mets $n^{\frac{1}{n}}$ en facteur soit :

    $v_n= n^2.n^{\frac{1}{n}}[(1+\frac{1}{n})^{\frac{1}{n}} - 1]$

    or $\frac{1}{n}ln(1+\frac{1}{n})$ a même limite que $\frac{1}{n^2}$ et donc :

    la limite de $v_n$ est celle de $n^2.n^{\frac{1}{n}}[e^{\frac{1}{n^2}} - 1]$

    soit la limite de $n^{\frac{1}{n}}$ soit 1

    $lim(v_n) = 1$

    cordialement
  • Jean Lismonde, tu as oublié de lire les contraintes : pas de développement limité ou asymptotique d'après ce message et celui-ci.
  • Pour la seconde limite, dont on note $(v_n)$ la suite, on a pour tout $n \geqslant 1$
    $$v_n = n \int_n^{n+1} t^{1/n-1} \, \textrm{d}t.$$
    Par encadrement de l'intégrale, il vient pour tout $n \geqslant 1$
    $$n(n+1)^{1/n-1} \leqslant v_n \leqslant n^{1/n}.$$
    Par passage à l'exponentielle, on a facilement $\displaystyle \lim_{n \to \infty} n^{1/n}=1$. Le membre de gauche peut se réécrire en
    $$n^{1/n} \left( 1 + \tfrac{1}{n} \right)^{1/n-1} \geqslant n^{1/n} \, e^{1/n^2-1/n}$$
    qui, lui aussi, tend vers $1$ lorsque $n \to \infty$.
  • Bonjour,

    Pour la seconde limite également : Pour tout entier $n\geq 1$, $n^2\bigl(n+1)^{\frac 1n}-n^{\frac 1n}\bigr)=n^{\frac 1n}f\bigl(\frac 1n\bigr)$ où $f$ est la fonction définie sur $\mathopen]0,+\infty\mathclose[$ par $$f(x)=\frac{\mathrm e^{x\ln(1+x)}-1}{x^2}=\frac{\mathrm e^{x\ln(1+x)}-\mathrm e^0}{x\ln(1+x)}\times \frac{\ln(1+x)-\ln(1)}{x}\xrightarrow[x\to 0]{}1$$ car : 1) a) $\lim_{x\to 0^+}x\ln(1+x)=0^+$ ; 1) b) $\exp$ dérivable en $0$, $\exp'(0)=1$ ; 2) $\ln$ dérivable en $1$, $\ln'(1)=1$.
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