Limites Cubiques
1. **Énoncé du problème :** Calculer la limite $$\lim_{x \to 0^+} \frac{\sqrt[3]{2x^3} + x - \sqrt[3]{x^3 + 2x}}{x}$$.
2. **Simplification et analyse :** Pour $x \to 0^+$, on utilise les développements limités des racines cubiques.
- $\sqrt[3]{2x^3} = \sqrt[3]{2} \cdot x$.
- $\sqrt[3]{x^3 + 2x} = \sqrt[3]{x^3(1 + \frac{2}{x^2})} = x \sqrt[3]{1 + \frac{2}{x^2}}$.
Pour $x \to 0^+$, $\frac{2}{x^2} \to +\infty$, donc $\sqrt[3]{1 + \frac{2}{x^2}} \sim \sqrt[3]{\frac{2}{x^2}} = \frac{\sqrt[3]{2}}{x^{2/3}}$ ce qui diverge, donc on doit être plus précis en factorisant autrement.
3. **Approche alternative :** Posons $x \to 0^+$, alors $x^3$ est négligeable devant $2x$, donc
$$\sqrt[3]{x^3 + 2x} \approx \sqrt[3]{2x} = \sqrt[3]{2} \cdot x^{1/3}.$$
4. **Substitution dans l'expression :**
$$\frac{\sqrt[3]{2} x + x - \sqrt[3]{2} x^{1/3}}{x} = \frac{x(\sqrt[3]{2} + 1) - \sqrt[3]{2} x^{1/3}}{x} = \sqrt[3]{2} + 1 - \sqrt[3]{2} x^{-2/3}.$$
5. **Limite :** Comme $x \to 0^+$, $x^{-2/3} \to +\infty$, donc la limite diverge vers $-\infty$.
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6. **Deuxième limite :** $$\lim_{x \to +\infty} \left( \sqrt[3]{x^3 + x + 3} - 2 \sqrt[3]{x^3 + 1} \right).$$
7. **Développement dominant :** Pour $x \to +\infty$, $x^3$ domine, donc
$$\sqrt[3]{x^3 + x + 3} = x \sqrt[3]{1 + \frac{1}{x^2} + \frac{3}{x^3}} \approx x \left(1 + \frac{1}{3x^2}\right) = x + \frac{1}{3x}.$$
$$\sqrt[3]{x^3 + 1} = x \sqrt[3]{1 + \frac{1}{x^3}} \approx x \left(1 + \frac{1}{3x^3}\right) = x + \frac{1}{3x^2}.$$
8. **Substitution :**
$$x + \frac{1}{3x} - 2\left(x + \frac{1}{3x^2}\right) = x + \frac{1}{3x} - 2x - \frac{2}{3x^2} = -x + \frac{1}{3x} - \frac{2}{3x^2}.$$
9. **Limite :** Comme $x \to +\infty$, $-x \to -\infty$, donc la limite diverge vers $-\infty$.
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10. **Troisième limite :** $$\lim_{x \to +\infty} \frac{\sqrt[3]{x^4 + x^3 + 2} - \sqrt[3]{x^2 + 2x}}{x^3 - x^2 + 5}.$$
11. **Analyse des termes :**
- $\sqrt[3]{x^4 + x^3 + 2} = \sqrt[3]{x^4(1 + \frac{1}{x} + \frac{2}{x^4})} = x^{4/3} \left(1 + \frac{1}{3x} + o(\frac{1}{x})\right) = x^{4/3} + \frac{x^{1/3}}{3} + o(x^{1/3}).$
- $\sqrt[3]{x^2 + 2x} = \sqrt[3]{x^2(1 + \frac{2}{x})} = x^{2/3} \left(1 + \frac{2}{3x} + o(\frac{1}{x})\right) = x^{2/3} + \frac{2}{3} x^{-1/3} + o(x^{-1/3}).$
12. **Numérateur :**
$$x^{4/3} + \frac{x^{1/3}}{3} - x^{2/3} - \frac{2}{3} x^{-1/3} + o(x^{1/3}).$$
13. **Dénominateur :**
$$x^3 - x^2 + 5 \sim x^3$$
14. **Comportement dominant :** Le numérateur est dominé par $x^{4/3}$, le dénominateur par $x^3$.
15. **Limite :**
$$\lim_{x \to +\infty} \frac{x^{4/3}}{x^3} = \lim_{x \to +\infty} x^{4/3 - 3} = \lim_{x \to +\infty} x^{-5/3} = 0.$$
Donc la limite est 0.
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16. **Quatrième limite :** $$\lim_{x \to +\infty} \left( \sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \right).$$
17. **Développement :**
$$\sqrt[3]{x + 1} = \sqrt[3]{x \left(1 + \frac{1}{x}\right)} = x^{1/3} \left(1 + \frac{1}{3x} + o(\frac{1}{x})\right) = x^{1/3} + \frac{1}{3} x^{-2/3} + o(x^{-2/3}).$$
18. **Différence :**
$$\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} = \left(x^{1/3} + \frac{1}{3} x^{-2/3} + o(x^{-2/3})\right) - x^{1/3} = \frac{1}{3} x^{-2/3} + o(x^{-2/3}).$$
19. **Limite :** Comme $x \to +\infty$, $x^{-2/3} \to 0$, donc la limite est 0.
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20. **Cinquième limite :** $$\lim_{x \to 1} \frac{\sqrt[3]{x} - 1}{\sqrt[3]{x} + 6 \times 3 - 4}.$$
21. **Calcul du dénominateur :**
$$\sqrt[3]{x} + 6 \times 3 - 4 = \sqrt[3]{x} + 18 - 4 = \sqrt[3]{x} + 14.$$
22. **Substitution directe :**
Au point $x=1$, $\sqrt[3]{1} = 1$, donc
$$\frac{1 - 1}{1 + 14} = \frac{0}{15} = 0.$$
23. **Conclusion :** La limite est 0.
**Réponses finales :**
- 1) La limite diverge vers $-\infty$.
- 2) La limite diverge vers $-\infty$.
- 3) La limite est 0.
- 4) La limite est 0.
- 5) La limite est 0.