Bac maths Terminale 2026 : limites et continuité des fonctions

Chez Majorant, nos mentors passés par l'ENS Ulm, Polytechnique, CentraleSupélec et Mines Paris voient chaque année la même scène : des élèves qui « comprennent » les limites en cours mais perdent des points bêtes le jour J, faute de méthode. Léa M., mentore Majorant et normalienne (ENS Ulm), a construit ce guide à partir des copies qu'elle corrige et des blocages qu'elle observe en accompagnement. L'objectif n'est pas de réciter le cours, mais de vous donner des automatismes de rédaction et de raisonnement. Dans cet article, nous décortiquons les limites en l'infini et en un point, les formes indéterminées et leurs techniques de levée, les asymptotes, la continuité, le théorème des valeurs intermédiaires et son corollaire, puis la méthode de balayage/dichotomie — avec un exemple entièrement corrigé, les erreurs classiques et un plan de révision.

Pourquoi le chapitre limites et continuité est-il central au bac de maths 2026 ?

Le chapitre limites et continuité n'est pas un chapitre isolé : c'est la colonne vertébrale de l'analyse en Terminale spécialité maths. Une limite mal calculée fausse une étude de fonction, une asymptote oubliée coûte des points sur un tableau de variations, et une application du TVI bâclée fait perdre la question la plus rentable d'un problème.

Concrètement, ce chapitre revient sous trois formes au bac :

1. Calculs de limites directs, souvent en début d'exercice d'analyse.
2. Étude de fonctions : limites aux bornes du domaine, asymptotes, comportement à l'infini.
3. Existence d'une solution à une équation f(x) = k, via le TVI et son corollaire, presque toujours suivie d'un encadrement par balayage ou dichotomie.

Ce chapitre s'articule directement avec celui des suites et limites : les théorèmes de comparaison et l'idée de croissance à l'infini y sont jumeaux. Si les suites vous posent problème, consolidez-les d'abord, le transfert sera immédiat.

Comment calculer une limite en l'infini ou en un point ?

Les limites de référence à connaître par cœur

Avant toute technique, il faut avoir en mémoire les limites usuelles. Ce sont vos briques de base :

En un point, la plupart des fonctions du programme sont continues, donc la limite est simplement la valeur : lim(x→a) f(x) = f(a). Les difficultés apparaissent quand a est une borne où f n'est pas définie (dénominateur nul, ln en 0).

Les opérations sur les limites

Somme, produit et quotient de limites suivent des règles algébriques simples… sauf quand elles produisent une forme indéterminée (FI). Les quatre FI à repérer instantanément sont :

• ∞ − ∞
• ∞ / ∞
• 0 / 0
• 0 × ∞

Quelles techniques utiliser pour lever une forme indéterminée ?

C'est le cœur technique du chapitre. Trois méthodes couvrent la quasi-totalité des cas du bac.

1. Factoriser par le terme dominant (polynômes et fractions rationnelles)

Pour un polynôme en ±∞, seul le terme de plus haut degré compte. On le factorise :

Exemple : lim(x→+∞) (2x² − 5x + 3). On factorise par x² : 2x² − 5x + 3 = x²(2 − 5/x + 3/x²). Quand x → +∞, la parenthèse tend vers 2 et x² → +∞, donc la limite est +∞.

Pour une fraction rationnelle, on factorise numérateur et dénominateur par leur terme dominant, puis on simplifie. C'est la parade standard à la FI ∞/∞.

2. Multiplier par la quantité conjuguée (expressions avec racines)

Face à une FI du type ∞ − ∞ avec des racines carrées, on multiplie et divise par l'expression conjuguée pour faire disparaître l'indétermination.

Exemple : lim(x→+∞) (√(x² + x) − x). On multiplie par (√(x² + x) + x) / (√(x² + x) + x) :

√(x² + x) − x = ( (x² + x) − x² ) / (√(x² + x) + x) = x / (√(x² + x) + x).

En factorisant par x au dénominateur, on obtient une limite de 1/2. La quantité conjuguée a transformé une FI ∞ − ∞ en un quotient calculable.

3. Utiliser les croissances comparées (exponentielle, logarithme, puissances)

Quand exponentielle, logarithme et puissances se disputent l'infini, la hiérarchie est imposée : l'exponentielle l'emporte sur toute puissance, qui l'emporte sur le logarithme. Les résultats à connaître :

• lim(x→+∞) eˣ / xⁿ = +∞ (l'exponentielle « écrase » les puissances)
• lim(x→+∞) ln(x) / x = 0
• lim(x→+∞) xⁿ · e⁻ˣ = 0
• lim(x→0⁺) x · ln(x) = 0

Ces résultats lèvent les FI ∞/∞ et 0 × ∞ impliquant eˣ ou ln. Ils sont directement liés au chapitre exponentielle et logarithme, qu'il faut réviser en parallèle.

Comment déterminer les asymptotes d'une courbe ?

Les asymptotes sont la traduction géométrique des limites. Trois cas au programme :

• Asymptote horizontale : si lim(x→±∞) f(x) = L (fini), la droite d'équation y = L est asymptote horizontale à la courbe.
• Asymptote verticale : si lim(x→a) f(x) = ±∞ (souvent en une valeur interdite du domaine, comme un dénominateur nul), la droite d'équation x = a est asymptote verticale.
• Asymptote oblique : la droite y = ax + b est asymptote si lim(x→±∞) [f(x) − (ax + b)] = 0. Au bac, cette équation est généralement fournie ou l'écart est explicitement donné à étudier.

L'étude des asymptotes se combine avec la dérivation et la convexité pour construire un tableau de variations complet, l'attendu type d'un sujet de bac.

Qu'est-ce que la continuité et pourquoi est-elle indispensable ?

Une fonction f est continue en un point a si lim(x→a) f(x) = f(a). Elle est continue sur un intervalle si elle l'est en chacun de ses points. Intuitivement, on trace la courbe « sans lever le crayon ».

Deux points essentiels pour le bac :

1. Toutes les fonctions usuelles (polynômes, rationnelles sur leur domaine, √, eˣ, ln, cos, sin) sont continues sur leur domaine de définition, ainsi que leurs sommes, produits, quotients et composées. Vous n'avez donc presque jamais à « démontrer » la continuité : vous la justifiez en une phrase.
2. Dérivabilité ⟹ continuité. Si une fonction est dérivable sur un intervalle, elle y est continue. La réciproque est fausse (la fonction valeur absolue est continue en 0 mais non dérivable).

La continuité n'est pas un décor : c'est l'hypothèse indispensable du théorème des valeurs intermédiaires. Sans elle, tout l'édifice s'effondre.

Comment appliquer le théorème des valeurs intermédiaires (TVI) et son corollaire ?

Le TVI dans sa version standard

Théorème des valeurs intermédiaires : si f est continue sur [a ; b], alors pour tout réel k compris entre f(a) et f(b), il existe au moins un réel c dans [a ; b] tel que f(c) = k.

Ce théorème garantit l'existence d'une solution, mais pas son unicité.

Le corollaire : existence ET unicité

C'est la version la plus utilisée au bac. Corollaire (théorème de la bijection) : si f est continue et strictement monotone sur [a ; b], alors pour tout k entre f(a) et f(b), l'équation f(x) = k admet une unique solution dans [a ; b].

La stricte monotonie (lue sur le tableau de variations grâce au signe de f'(x)) apporte l'unicité. Retenez la structure de rédaction en quatre temps :

1. f est continue sur l'intervalle (le justifier).
2. f est strictement monotone sur l'intervalle (via le signe de f').
3. k est compris entre f(a) et f(b) (le vérifier numériquement).
4. Donc, d'après le corollaire du TVI, l'équation f(x) = k admet une unique solution dans l'intervalle.

Comment encadrer une solution par balayage ou par dichotomie ?

Une fois l'existence et l'unicité de la solution α établies, le bac demande souvent une valeur approchée. Deux méthodes, généralement à la calculatrice ou en algorithmique.

La méthode de balayage

On calcule f(x) pour des valeurs de x espacées d'un pas régulier (0,1 puis 0,01…) et on repère le changement de signe de f(x) − k. Exemple : si f(1,3) < 0 et f(1,4) > 0, alors 1,3 < α < 1,4. On affine ensuite le pas pour gagner en précision.

La méthode de dichotomie

Plus efficace, elle divise l'intervalle en deux à chaque étape. Sur [a ; b] où f(a) et f(b) sont de signes opposés, on calcule le milieu m = (a + b)/2 :

• si f(m) est du signe de f(a), la solution est dans [m ; b] ;
• sinon elle est dans [a ; m].

On répète jusqu'à atteindre la précision voulue. À chaque étape, l'amplitude de l'intervalle est divisée par 2 — la convergence est rapide. C'est un grand classique des questions d'algorithmique (Python) au bac.

Exemple entièrement corrigé : étude complète d'une fonction

Énoncé. Soit f définie sur ]0 ; +∞[ par f(x) = x − 2 + ln(x). Étudier ses limites aux bornes, ses variations, et montrer que l'équation f(x) = 0 admet une unique solution α, puis l'encadrer à 0,1 près.

1. Limites aux bornes.

• En 0⁺ : x − 2 → −2 et ln(x) → −∞, donc par somme lim(x→0⁺) f(x) = −∞. La droite x = 0 est asymptote verticale.
• En +∞ : x − 2 → +∞ et ln(x) → +∞, donc lim(x→+∞) f(x) = +∞. (Pas de FI ici : les deux termes tirent dans le même sens.)

2. Variations. f est dérivable sur ]0 ; +∞[ et f'(x) = 1 + 1/x. Pour x > 0, on a 1/x > 0, donc f'(x) > 0. f est strictement croissante sur ]0 ; +∞[.

3. Existence et unicité de la solution. Appliquons le corollaire du TVI :

• f est continue sur ]0 ; +∞[ (somme de fonctions continues) ;
• f est strictement croissante sur ]0 ; +∞[ ;
• lim(x→0⁺) f(x) = −∞ et lim(x→+∞) f(x) = +∞, donc 0 est bien compris entre ces deux limites.

Donc l'équation f(x) = 0 admet une unique solution α dans ]0 ; +∞[.

4. Encadrement par balayage. On calcule : f(1) = 1 − 2 + ln(1) = −1 < 0 et f(2) = 2 − 2 + ln(2) ≈ 0,69 > 0. Donc 1 < α < 2. En affinant : f(1,5) = 1,5 − 2 + ln(1,5) ≈ −0,09 < 0 et f(1,6) ≈ 0,07 > 0. Donc 1,5 < α < 1,6, soit α ≈ 1,55 à 0,1 près.

Cet enchaînement — limites, variations, TVI, encadrement — est le squelette d'un exercice d'analyse type. Entraînez-vous à le dérouler mécaniquement.

Quelles sont les erreurs classiques à éviter ?

Voici les fautes que Léa M. relève le plus souvent dans les copies qu'elle corrige :

1. Écrire un résultat sous une forme indéterminée sans transformer l'expression. « ∞ − ∞ = 0 » est faux et sévèrement sanctionné.
2. Oublier la stricte monotonie dans l'application du corollaire du TVI : on obtient l'existence mais on ne peut pas conclure à l'unicité.
3. Confondre continuité et dérivabilité. Une fonction peut être continue sans être dérivable.
4. Négliger le côté (droite/gauche) d'une limite en un point : une asymptote verticale exige de préciser le comportement des deux côtés.
5. Mal orienter les croissances comparées : se rappeler que eˣ domine tout, ln est le plus « lent ». Une hésitation ici inverse le résultat.
6. Ne pas justifier la continuité avant d'invoquer le TVI. Une phrase suffit, mais elle est obligatoire.
7. Confondre la valeur de la limite et la valeur interdite : en une borne exclue du domaine, f(a) n'existe pas, on calcule une limite.

Comment réviser efficacement ce chapitre avant l'épreuve ?

Voici un plan de révision progressif, testé en accompagnement Majorant, à étaler sur environ une semaine :

Trois principes pour que ces révisions paient :

• Rédiger, pas seulement calculer. Les points se gagnent sur la justification (continuité, monotonie), pas sur le résultat seul.
• Refaire sans le corrigé. Tant que vous ne déroulez pas le TVI de mémoire, ce n'est pas acquis.
• Chronométrer. Le jour J, la vitesse compte autant que l'exactitude.

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Notre conseil final de mentor Majorant

Trois règles à graver avant l'épreuve :

1. Face à une limite qui bloque, cherchez la forme indéterminée avant de calculer, puis appliquez la technique adaptée (factorisation, conjuguée, croissances comparées).
2. Pour prouver l'unicité d'une solution, exigez de vous trois justifications : continuité, stricte monotonie, valeur intermédiaire encadrée.
3. Rédigez chaque étape : au bac de maths, le raisonnement rapporte plus que le résultat.

Le chapitre limites et continuité n'a rien d'insurmontable : c'est un chapitre d'automatismes. Une fois les trois techniques de levée des FI et la structure du TVI intégrées, vous transformez des questions réputées difficiles en points quasi garantis. Nos mentors le constatent chaque année : les élèves qui progressent le plus ne sont pas les plus « doués », mais ceux qui rédigent méthodiquement. Entraînez-vous, refaites sans le corrigé, et présentez-vous le jour J avec la sérénité de celui qui sait exactement ce que le correcteur attend. Vous en êtes parfaitement capable.

FAQ

Comment lever une forme indéterminée en maths de Terminale ?

Repérez d'abord le type de FI (∞ − ∞, ∞/∞, 0/0, 0 × ∞), puis appliquez la technique adaptée : factorisation par le terme dominant pour les polynômes et fractions rationnelles, multiplication par la quantité conjuguée en présence de racines, croissances comparées quand exponentielle ou logarithme sont impliqués. On ne conclut jamais directement sous une forme indéterminée.

Quelle est la différence entre le TVI et son corollaire ?

Le TVI garantit l'existence d'au moins une solution, le corollaire garantit l'unicité. Le théorème des valeurs intermédiaires suppose seulement la continuité. Le corollaire (théorème de la bijection) ajoute l'hypothèse de stricte monotonie, ce qui assure qu'il existe exactement une solution. Au bac, c'est presque toujours le corollaire qu'on utilise.

Comment montrer qu'une équation admet une unique solution ?

Appliquez le corollaire du TVI en vérifiant trois conditions. La fonction doit être continue sur l'intervalle, strictement monotone (justifiée par le signe de la dérivée), et la valeur cible k doit être comprise entre les valeurs (ou limites) aux bornes. Ces trois points réunis permettent de conclure à l'existence et à l'unicité de la solution.

Quelles sont les croissances comparées à connaître au bac ?

Les trois résultats clés sont : eˣ/xⁿ → +∞, ln(x)/x → 0 et xⁿ·e⁻ˣ → 0 quand x → +∞. La hiérarchie à retenir est que l'exponentielle domine toute puissance, qui domine le logarithme. Ces résultats servent à lever les formes indéterminées ∞/∞ et 0 × ∞ impliquant l'exponentielle ou le logarithme.

Comment trouver les asymptotes d'une fonction ?

Calculez les limites aux bornes du domaine. Une limite finie L en ±∞ donne une asymptote horizontale y = L. Une limite infinie en une valeur a donne une asymptote verticale x = a. Une asymptote oblique y = ax + b existe si f(x) − (ax + b) tend vers 0 en l'infini. Pensez à préciser les deux côtés d'une asymptote verticale.

Une fonction continue est-elle toujours dérivable ?

Non : la dérivabilité entraîne la continuité, mais l'inverse est faux. Une fonction dérivable sur un intervalle y est nécessairement continue. En revanche, une fonction continue peut ne pas être dérivable en certains points, comme la fonction valeur absolue qui présente un « point anguleux » en 0. Ne confondez jamais les deux notions.

Qu'est-ce que la méthode de dichotomie ?

C'est un algorithme d'encadrement qui divise l'intervalle par deux à chaque étape. Sur un intervalle où la fonction change de signe, on calcule la valeur au milieu, on garde la moitié qui contient la solution, et on recommence. La précision double à chaque itération, ce qui rend la méthode très rapide. Elle apparaît souvent dans les questions d'algorithmique en Python.

Le chapitre limites et continuité est-il important pour le bac 2026 ?

Oui, c'est l'un des chapitres les plus rentables de la spécialité maths. Il intervient dans l'étude de fonctions, les asymptotes, les tableaux de variations et l'existence de solutions d'équations. Bien maîtrisé, il rapporte des points quasi automatiques et conditionne la réussite des exercices d'analyse. C'est un chapitre à sécuriser en priorité dans vos révisions.