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Prépa, 1re année › Limites et continuité › Limite finie implique bornée au voisinage

Limite finie implique bornée au voisinage : énoncé (MPSI)

Propriété

Limite finie implique bornée au voisinage

Si $f$ admet une limite finie $\ell$ en $a$, alors $f$ est bornée au voisinage de $a$.

Démonstration : Limite finie implique bornée au voisinage
Démonstration

Preuve

Cas $a$ réel. Avec $\varepsilon = 1$, il existe $\eta > 0$ tel que pour tout $x \in I \cap [a-\eta, a+\eta]$, $|f(x) - \ell| \leq 1$, donc $|f(x)| \leq |\ell| + 1$. La fonction $f$ est bornée par $|\ell|+1$ sur le voisinage $[a-\eta, a+\eta]$. Le cas $a = \pm\infty$ est identique avec $[B, +\infty[$ ou $]-\infty, B]$.

Exemple

Une limite prouvée avec $\varepsilon$

Montrons que $\lim\limits_{x \to 2} x^2 = 4$.

Pour tout réel $x$, $|x^2 - 4| = |x-2|\,|x+2|$. Si $|x - 2| \leq 1$, alors $x \in [1,3]$ donc $|x+2| \leq 5$, et $|x^2-4| \leq 5|x-2|$.

Soit $\varepsilon > 0$. Posons $\eta = \min\left(1, \frac{\varepsilon}{5}\right) > 0$. Si $|x - 2| \leq \eta$, alors $|x-2| \leq 1$ et $|x^2 - 4| \leq 5|x-2| \leq 5 \cdot \frac{\varepsilon}{5} = \varepsilon$. La définition est vérifiée.

S’entraîner

Dans le cours

Limites et continuité : Limite finie implique bornée au voisinage