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Programme de mathématiques MP, MPI

Calcul différentiel et optimisation

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268 exercices
Texte officiel du programme

En première année, l’étudiant a rencontré les dérivées partielles d’une fonction numérique définie sur un ouvert de $\mathbb{R}^2$.

Les objectifs de cette section sont les suivants :

  • généraliser et approfondir cette étude, en présentant les notions fondamentales de calcul différentiel dans le cadre des espaces vectoriels normés de dimension finie sur $\mathbb{R}$ ;
  • donner une introduction à la thématique de l’optimisation, en lien avec le théorème des bornes atteintes du cours de topologie.

On souligne le caractère géométrique des notions. En particulier, on exploite la possibilité de se ramener, pour un certain nombre de questions, à des fonctions d’une variable réelle, à travers l’utilisation de la formule donnant la dérivée d’une fonction le long d’un arc et la notion de vecteur tangent à une partie en un point.

Les fonctions considérées dans cette section sont définies sur un ouvert d’un $\mathbb{R}$-espace vectoriel normé $E$ de dimension finie et à valeurs dans un $\mathbb{R}$-espace vectoriel normé $F$ de dimension finie.

Le choix d’une base de l’espace d’arrivée permet de se ramener au cas des fonctions à valeurs réelles.

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 4193

Soit \(ABC\) un triangle de cotés \(a,b,c\).

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 4195

Soient dans \(\R^2\) : \(A=(0,a)\), \(B=(b,-c)\) ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 4197

\(D_1\), \(D_2\), \(D_3\) sont trois droites d’u ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 4199

Déterminer le plus court chemin entre les pôles nord et sud d’une sphère en dimension ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 4200

Soit \(B\) la boule unité de \(\R^{n}\), ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4201

Résoudre l’équation \(2\frac{\partial f}{\partial x} + 3\frac{\partial f}{\partial y} = 4f\) avec la con ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4204

Soit \(U\) l’ouvert de \({\R^2}\) : ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4209

Résoudre l’équation : ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4211

Trouver les applications \(f : {(\R^{+*})^2} \to \R\) de classe \(\mathcal{C}^2\) ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4213

Soit \(f : {\R^2} \to \R\) de classe \(\mathcal{C}^2\). On pose ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4214

On considère l’équation aux dérivées partielles sur \(\Omega = (\R^{+*})^2\) : ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4215

Soit \(f : {]-1,1[} \to \R\) de classe \(\mathcal{C}^2\). On considère ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4216

Pour \((x,y) \in {\R^2}\), on pose \(u = x^2-y^2\), ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4217

Soit \(f : {\R^2} \to \R\) de classe \(\mathcal{C}^2\) et ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4218

Soit \(f:\R \to \R\) de classe \(\mathcal{C}^2\) et ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4219

Trouver les fonctions \(g : {\{(u,v)\in\R^2\text{ tq } u > v\}} \to \R\) de classe ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4366

Étudier \(\int_{t=0}^{+\infty} \frac{e^{-tx}}{1+t^2}\,d t\).

L2 Géométrie Conique solution

exo7 4908

Soit \(\cal P\) une parabole de paramètre \(p\) et ...

L2 Géométrie Conique

exo7 4935

Soit \({\cal E}\) un ellipsoïde d’équation ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5555

Déterminer la classe de \(f\) sur \(\Rr^2\) où ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5558

Trouver les extrema locaux de

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5559

Maximum du produit des distances aux cotés d’un triangle \(ABC\) du plan d’un point ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5561

Trouver toutes les applications \(\varphi\) de \(\Rr\) dans ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5562

Trouver toutes les applications \(f\) de \(\Rr^2\) dans ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5893

Soit \(f\) une application de \(\Rr^n\) dans ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5894

Extremums des fonctions suivantes :

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5895

Soit ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 5898

Résoudre les équations aux dérivées partielles suivantes :

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5899

Déterminer la différentielle en tout point de ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5901

\(E =\Rr^n\) est muni de sa structure euclidienne usuelle. Montrer que ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5902

Maximum du produit des distances d’un point \(M\) intérieur à un triangle \(ABC\) ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5905

Soit \(f~:~\Rr^2\rightarrow\Rr^2\) de classe \(C^2\) dont la différentielle en to ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle solution

exo7 5907

Soit \(\omega=x^2dx+y^2dy\). Calculer l’intégrale de \(\omega\) le long de tout c ...

L2 Géométrie Surfaces solution

exo7 5915

Soit \(\mathcal{S}\) la surface d’équation \(x^4-x^3+xy-y^2-z=0\).

L2 Géométrie Surfaces

exo7 5916

Trouver toutes les droites tracées sur la surface d’équations \(x^3+y^3+z^3=1\) puis vérifier que ces droites sont ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 6255

Soit \(H\) un espace préhilbertien sur \(\Rr\), et ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 6256

Soit \(a\in \Rr^n\) et \(f:{\Rr^n}\backslash\{a\}\to {\Rr^n}\) définie par ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 6257

Soit \(B\) une application bilinéaire de \(E\times F\) dans ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 6261

Soient \(E,F\) des espaces normés, \(\Omega\) un ouvert de ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 6263

Soit \(\Omega\) un ouvert convexe de \(\Rr^n\) et ...

L3 Calcul différentiel Différentielle d'ordre supérieur, formule de Taylor

exo7 6287

Soient \(E_1,E_2\) et \(F\) des espaces normés et ...

L3 Calcul différentiel Différentielle d'ordre supérieur, formule de Taylor

exo7 6289

Soit \(f:\Rr^n\to\Rr^n\) de classe \(C^2\) telle que, pour tout ...

L3 Calcul différentiel Différentielle d'ordre supérieur, formule de Taylor

exo7 6290

Trouver les applications \(G: \Rr^2 \to \Rr\) de classe \(C^2\) telles que ...

L3 Calcul différentiel Autre

exo7 6292

Une fonction \(f:U \subset \Rr^n \to \Rr\) est dite harmonique si ...

L3 Calcul différentiel Autre

exo7 6293

Vérifiez que les fonctions suivantes sont harmoniques dans \(\Rr^2\) :

L3 Calcul différentiel Autre

exo7 6294

Exprimez en coordonnées polaires : ...

L3 Calcul différentiel Autre

exo7 6295

Soit \(U\) l’ouvert \(\Rr^3\) privé de l’axe des ...

L3 Calcul différentiel Autre

exo7 6297

Soient \(\rho, \theta, \varphi\) les coordonnées sphériques dans \(\Rr^3\). On po ...

L3 Calcul différentiel Autre

exo7 6298

Dans \(\Rr^n\), on pose ...

L3 Calcul différentiel Autre

exo7 6299

\(\Delta(fg) = f\Delta g + g\Delta f + \langle \nabla f \mid \nabla g \rangle\).