Fonctions numériques de deux variables réelles

Documents pareils
Cours Fonctions de deux variables

Optimisation des fonctions de plusieurs variables

Fonctions de plusieurs variables

Dérivation : Résumé de cours et méthodes

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours.

Dérivées d ordres supérieurs. Application à l étude d extrema.

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

Planche n o 22. Fonctions de plusieurs variables. Corrigé

Différentiabilité ; Fonctions de plusieurs variables réelles

Fonctions de plusieurs variables, intégrales multiples, et intégrales dépendant d un paramètre

Continuité en un point

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

I. Polynômes de Tchebychev

Problème 1 : applications du plan affine

Chapitre 1 : Évolution COURS

Limites finies en un point

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

Théorème du point fixe - Théorème de l inversion locale

Programmation linéaire

Examen optimisation Centrale Marseille (2008) et SupGalilee (2008)

3 Approximation de solutions d équations

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours

Fonctions de plusieurs variables : dérivés partielles, diérentielle. Fonctions composées. Fonctions de classe C 1. Exemples

Continuité et dérivabilité d une fonction

O, i, ) ln x. (ln x)2

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

Développements limités, équivalents et calculs de limites

Texte Agrégation limitée par diffusion interne

8.1 Généralités sur les fonctions de plusieurs variables réelles. f : R 2 R (x, y) 1 x 2 y 2

Probabilités sur un univers fini

Approximations variationelles des EDP Notes du Cours de M2

Cours3. Applications continues et homéomorphismes. 1 Rappel sur les images réciproques

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

De même, le périmètre P d un cercle de rayon 1 vaut P = 2π (par définition de π). Mais, on peut démontrer (difficilement!) que

Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

Fonction inverse Fonctions homographiques

Introduction à l étude des Corps Finis

Amphi 3: Espaces complets - Applications linéaires continues

Fonctions homographiques

Fonctions de plusieurs variables

Chapitre VI Fonctions de plusieurs variables

ANALYSE GÉNÉRALE - PROPOSITION DE CORRIGÉ. Exercice 1

Complément d information concernant la fiche de concordance

TOUT CE QU IL FAUT SAVOIR POUR LE BREVET

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

Cours d Analyse 3 Fonctions de plusieurs variables

Optimisation non linéaire Irène Charon, Olivier Hudry École nationale supérieure des télécommunications

Baccalauréat ES Pondichéry 7 avril 2014 Corrigé

OPTIMISATION À UNE VARIABLE

Image d un intervalle par une fonction continue

Résolution de systèmes linéaires par des méthodes directes

Notes du cours MTH1101 Calcul I Partie II: fonctions de plusieurs variables

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

Probabilités sur un univers fini

Raisonnement par récurrence Suites numériques

La programmation linéaire : une introduction. Qu est-ce qu un programme linéaire? Terminologie. Écriture mathématique

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Calcul matriciel. Définition 1 Une matrice de format (m,n) est un tableau rectangulaire de mn éléments, rangés en m lignes et n colonnes.

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

Calcul différentiel sur R n Première partie

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL ÉPREUVE DE MATHEMATIQUES. EXEMPLE DE SUJET n 2

Continuité d une fonction de plusieurs variables

108y= 1 où x et y sont des entiers

OM 1 Outils mathématiques : fonction de plusieurs variables

Cours d analyse numérique SMI-S4

F1C1/ Analyse. El Hadji Malick DIA

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Commun à tous les candidats

EXERCICES - ANALYSE GÉNÉRALE

CORRIGE LES NOMBRES DECIMAUX RELATIFS. «Réfléchir avant d agir!»

La Licence Mathématiques et Economie-MASS Université de Sciences Sociales de Toulouse 1

Exercices Alternatifs. Quelqu un aurait-il vu passer un polynôme?

Exercices Alternatifs. Quelqu un aurait-il vu passer un polynôme?

Dérivation : cours. Dérivation dans R

Fonctions de plusieurs variables

AC AB. A B C x 1. x + 1. d où. Avec un calcul vu au lycée, on démontre que cette solution admet deux solutions dont une seule nous intéresse : x =

Développement décimal d un réel

F7n COUP DE BOURSE, NOMBRE DÉRIVÉ

Souad EL Bernoussi. Groupe d Analyse Numérique et Optimisation Rabat http ://

Notes du cours MTH1101N Calcul I Partie II: fonctions de plusieurs variables

Exercices du Cours de la programmation linéaire donné par le Dr. Ali DERBALA

Plan du cours : électricité 1

Annexe 1 Programmes des classes préparatoires aux Grandes Ecoles

Fonctions de plusieurs variables et applications pour l ingénieur

Programmes des classes préparatoires aux Grandes Ecoles

Calcul différentiel. Chapitre Différentiabilité

On ne peut pas entendre la forme d un tambour

Capes Première épreuve

Calcul intégral élémentaire en plusieurs variables

La persistance des nombres

Chapitre 3. Les distributions à deux variables

Fonctions de deux variables. Mai 2011

C f tracée ci- contre est la représentation graphique d une

Logique. Plan du chapitre

Optimisation Discrète

Seconde Généralités sur les fonctions Exercices. Notion de fonction.

Exercice autour de densité, fonction de répatition, espérance et variance de variables quelconques.

Correction du baccalauréat S Liban juin 2007

Baccalauréat S Antilles-Guyane 11 septembre 2014 Corrigé

Fonctions de plusieurs variables. Sébastien Tordeux

Transcription:

Fonctions numériques de deux variables réelles ) DISTANCE SUR ) Déinition On appelle distance euclidienne sur l application d : x x d x x x x (,, ', ' ) (,, ', ' ) ' ' Elle vériie les propriétés suivantes : a) u, v d u, v u v ) (propriété de séparation) ( b) u, v d u, v d v, u c) u, v, w d u, w d u, v d v, w (propriété de smétrie) (inégalité triangulaire) ) Disques Soient u un élément de et r un réel strictement positi On appelle disque ouvert de centre u et de raon r B u, r v tel que d u, v r L ensemble On appelle disque ermé de centre u et de raon r l ensemble B u, r v tel que d u, v r 3) Parties ouvertes, ermées, bornées. a) Parties ouvertes ou ouverts de Déinition : Une partie O non vide de est ouverte si chacun de ses points est centre d un disque ouvert contenu dans O. L ensemble vide est supposé une partie ouverte de O O u O ru tel que Bu, ru O ouvert de signiie: ou Remarque : On peut «interpréter» un ouvert comme une partie de «sans bord» Exemples Tout disque ouvert de est une partie ouverte (ou est un ouvert) de L ensemble est un ouvert de L ensemble E / x est un ouvert de L ensemble F / est un ouvert de L ensemble G / x est un ouvert de

Rappel : Toute droite du plan partage le plan en deux demi plans b) Parties ermées ou ermés de. Déinition : Une partie F de est ermée si son complémentaire dans est ouvert. Exemples : Les ensembles et sont des ermés de Tout disque ermé est un ermé de. c) Parties bornées de Déinition : Une partie A de est bornée s il existe un disque de Donc A est une partie bornée de signiie : a r a contenant A. tel que A B a r, a Exemple : Tout disque de est une partie bornée de

) CONTINUITE D UNE FONCTION DE DANS Dans cette partie on suppose que l on dispose d une onction : D de. u x, un point de D Soit déinie sur une partie ) Déinitions Une onction réelle de deux variables réelles déinie sur D est continue en un pointu x, de D si :, r, D, d, x, x, On dit que la onction est continue sur D si est continue en tout point de D Exemples : Les onctions coordonnées x et sont continues sur ) Opérations sur les onctions continues Les opérations sur les onctions continues sont analogues à celles vues pour les onctions à une variable réelle. La somme, le produit, le quotient (quand le dénominateur est non nul) de deux onctions de deux variables continues sur D est une onction continue sur D Exemples : Les onctions aines de deux variables sont continues sur Une onction : est une onction aine de deux variables s il existe trois réels abet, c tels que, ax b c Les onctions polnômes du second degré de deux variables sont continues sur Une onction : est une onction polnôme du second degré de deux variables s il existe trois réels abet, c non tous nuls et trois réels deet, tels que, ax b cx dx e Composition : Soient D une partie de et I un intervalle de Si : continue sur D et : onction est continue sur D continue sur I telle que D I, alors la 3

3) Théorème Toute onction continue sur une partie D ermée et bornée de est bornée et atteint ses bornes sur cette partie : c est-à-dire Il existe u D telle que u Min et il existe v D telle que v Max. Remarque : D D D, on a u et v : u (ou absolu) de la onction sur D et v est donc un maximum global (ou absolu) de la onction sur D est donc un minimum global 4

3) CALCUL DIFFERENTIEL D ORDRE ) Fonctions partielles déinie sur un ouvert O de u x, un point de O. Soit Les onctions partielles de en u sont déinies par : : ET x ) Dérivées partielles d ordre déinie sur un ouvert O de u x, un point de O Soit 5 :. x, a) Déinitions On dit que admet une dérivée partielle par rapport à la première variable x en u x, si,, x x x x Le quotient = x x x x ou si x h, x h x Le quotient admet une limite inie quand h h h tend vers Cette limite inie est notée x,. admet une limite inie quand x tend vers x De même on dit que admet une dérivée partielle par rapport à la deuxième variable u x, si en x, x, Le quotient ou si =,, admet une limite inie quand tend vers x k x k Le quotient admet une limite inie quand k k k tend vers Cette limite inie est notée x, Si admet des dérivées partielles par rapport à x et à en tout point de O, on peut déinir sur O les applications : x, appelée dérivée partielle de par rapport à x et notée La onction ET La onction x, notée appelée dérivée partielle de par rapport à et Ces deux dérivées partielles sont appelées dérivées partielles d ordre de

b) Fonctions de classe C déinie sur un ouvert O de Si et existent en tout point de O et sont continues sur O, on dit que est de classe C sur O. Remarque : Si est de classe C sur O alors est continue sur O. (réciproque ausse!) L existence de dérivées partielles n entraîne pas la continuité de c) Opérations sur oncions de classe Si et g sont de classe C sur un ouvert O alors, g,. g C sont de classe C sur O et g est de classe C sur O si g ne s annule pas sur O. d) Gradient d une onction en un point déinie sur un ouvert O de Si et existent en tout point de O, on appelle gradient de en tout point xdeo, la matrice colonne à deux lignes L opérateur nabla noté vient de la lettre grecque majuscule delta (nom donné par Peter Guthrie Tait (83-9) phsicien et mathématicien écossais ) e) Développement limité d ordre de classe C sur un ouvert O de O, hk, tel que x h, k O h x h k x x h k h k k où, et continue en,,, t,., Le développement limité d ordre est unique 6

4) CALCUL DIFFERENTIEL D ORDRE ) Dérivées partielles d ordre qui admet des dérivées partielles d ordre sur un ouvert O de Supposons que admet des dérivées partielles sur O, celles ci sont notées : ET,, Supposons que admet des dérivées partielles sur O, celles ci sont notées : ET,, On dit que est de classe continues sur O. Une onction de classe C sur O si la onction admet sur O des dérivées partielles d ordre C sur O est de classe C suro ) Opérations sur les onctions de classe C Si et g sont de classe C sur un ouvert O alors, g,. g sont de classe C sur O et g est de classe C sur O si g ne s annule pas sur O. 3) Théorème de SCHWARZ Si est une onction de classe C sur un ouvert O de O,,, alors Hermann Amandus Schwarz (843-9) mathématicien allemand 4) Matrice Hessienne déinie sur un ouvert O de Si la onction admet des dérivées partielles d ordre en tout point de O, on appelle matrice hessienne de gradient de en tout point xdeo, la matrice carrée d ordre,,,, Le terme «hessien» a été introduit par James Joseph Slvester (84-897) mathématicien anglais, en hommage au mathématicien allemand Ludwig Otto Hesse (8-874 ) 7

Remarque importante : Si est une onction de classe point xde, C sur un ouvert O de est smétrique réelle donc diagonalisable alors sa matrice hessienne en tout 5) Développement limité d ordre de classe C sur un ouvert O de O, hk, tel que x h, k O t h h x h k x x h k x h k h k k k où, et continue en,,,,..,., Le développement limité d ordre est unique 8

5) RECHERCHE D EXTREMA ) Déinitions déinie sur un ouvert O de.soit u On dit que présente un maximum absolu ou global en u si O On dit que présente un maximum relati ou local en u ouverte Bu, r O telle que Bu, r On dit que admet un extremum global en u un minimum global en u x, On dit que admet un extremum local en u minimum local en u x, un point de O. s il existe une boule si elle admet un maximum global ou si elle admet un maximum local ou un ) Théorème : condition nécessaire d extremum Si une onction de classe C sur un ouvert O de u O, alors admet un extremum local en Donc Si admet un extremum local en un point de O, alors ses dérivées partielles sont nulles en ce point. Un point u x, tel que x x x, et, est appelé point critique de 3) Théorème : condition suisante d extremum de classe C sur un ouvert O de. Siu pointu u x, est un point critique de et les valeurs propres de la matrice hessienne de au sont strictement positives alors la onction admet un minimum local en Siu pointu u x, est un point critique de et les valeurs propres de la matrice hessienne de au sont strictement négatives alors la onction admet un maximum local en 9

4) Point col (ou point selle) de classe C sur un ouvert O de. Siu pointu d extremum local en u x, est un point critique de et les valeurs propres de la matrice hessienne de au Le point u x, sont non nulles et de signe opposés alors la onction n admet pas est un point col ou selle de la onction Remarque : u x, est un point critique de et si l une des valeurs propres de la matrice Si hessienne de au point u x, est nulle alors on ne peut conclure!