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Programme de mathématiques MP, MPI

f) Optimisation : étude au premier ordre

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62 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Point critique d’une application différentiable.
Condition nécessaire d’existence d’un extremum local en un point intérieur.
Exemples de recherches d’extremums globaux.
Si $f$ est une fonction numérique définie sur l’ouvert $\Omega$, si $X$ est une partie de $\Omega$, si la restriction de $f$ à $X$ admet un extremum local en $x$ et si $f$ est différentiable en $x$, alors $\mathrm{d}f(x)$ s’annule en tout vecteur tangent à $X$ en $x$.
Théorème d’optimisation sous une contrainte : si $f$ et $g$ sont des fonctions numériques définies et de classe $\mathscr{C}^1$ sur l’ouvert $\Omega$ de $E$, si $X$ est l’ensemble des zéros de $g$, si $x\in X$ et $\mathrm{d}g(x)\neq0$ et si la restriction de $f$ à $X$ admet un extremum local en $x$, alors $\mathrm{d}f(x)$ est colinéaire à $\mathrm{d}g(x)$.
Si $E$ est euclidien, traduction en termes de gradient.
Exemples de recherches d’extremums sous contrainte.
L3 Analyse de données Apprentissage automatique solution

Ajuster une droite en pénalisant sa pente

On veut ajuster le modèle \(\widehat y=ax+b\) aux deux observations \((0,0)\) et ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

Etude d'une fonction

Soit la fonction \(f\) définie sur \(\mathcal{D} \subset \R^2\) par ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1823

Soit \(f\) la fonction définie sur \(\R^2\) par ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1825

Pour chacune des fonctions suivantes etudiez la nature du point critique donné :

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1826

Trouvez les points critiques des fonctions suivantes et déterminez si ce sont des minima locaux, des maxima locaux ou des points selle.

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1827

Soit \(f:\R^2\rightarrow \R\) la fonction définie par \(f(x,y)=x^3-3x(1+y^2)\). ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1828

Trouver le point du plan \((2x-y + z = 16)\) le plus proche de l’origine.

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1829

Déterminer les extremums de \(f (x, y) = xy (1-x^{2}-y{2})\) sur \([0, 1]^{2}\). ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1830

Soit \(f (x, y) = x^{2} + xy + y^{2}-3x-6y\). Montrer que \(f\) admet au plus un ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1831

Déterminer un triangle d’aire maximale inscrit dans un cercle donné.

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1832

Soit \(f (x, y) = (x^{2}-y) (3x^{2}-y)\).

Montrer que \(f\) admet un minim ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1833

Soit \({f}: {\Rr^{2}} \to {\Rr}\), \({ (x, y)}\mapsto {xe^{y} + ye^{x}}\).
...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1834

Déterminer les extrémums de \(f:(x,y,z)\rightarrow x^{2}+y^{2}+z^{2}+2xyz.\)

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1836

Si \(f\) est concave sur un ouvert convexe \(U\subset {\Rr}^{2}\) et si : ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1838

Chercher les extrémums sur \({\Rr}^{2}\) des applications : ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1839

Soit \(f\) une fonction réelle de classe \({\cal C}^2\) sur un ouvert ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1842

Soit \(f : \Rr ^2\rightarrow \Rr\) l’application \((x,y) \mapsto 6xy+(y-x)^3.\) ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2507

Soit \(f\) une application différentiable de \(\Rr^2\) dans lui-même, propre (i.e ...

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

exo7 2554

Etudier les extrémas locaux et globaux des fonctions suivantes:

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 2642

Trouver les points critiques de la fonction \(f\) suivante et déterminer si ce sont des minima locaux, des maxima ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 2643

Soit \(f\) une fonction réelle d’une variable réelle de classe \({\rm C}^2\) dans ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 2654

On considère la fonction \[f(x,y)=(1+2\cos^2(\pi x))(1-\exp(-y^2))+\sin(\pi x).\] Son graphe est reproduit dans l ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 2684

Soit la fonction \(f\) définie sur \(\R_+^n\) par ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 4182

On pose pour \((x,y)\in\R^2\) : ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 4185

Soit \(\Omega\) un ouvert borné de \(\R^2\) et ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 4191

Chercher les extrémums des fonctions \(f(x,y)\) suivantes :

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 4192

Soit \(A \in \R^p\) fixé et \(f : {\R^p} \to \R, M \mapsto {AM^2}\) ...

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 Géométrie Conique solution

exo7 4908

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

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 5894

Extremums des fonctions suivantes :

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5902

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

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 6306

Déterminer les extremums (locaux et/ou globaux) de:

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 6307

Discuter, suivant les valeurs du paramètre réel \(\lambda\), la nature des extremums de la fonction ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 6308

Soit \(f: (t,x,y) \in \Rr^3 \mapsto f(t,x,y) \in \Rr\) une application de classe ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 6309

Soit \(g(x,y,z)=xyz -32\), \({\cal S} =\{(x,y,z)\in \Rr^3 \; ;\; g(x,y,z) =0 \}\) ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 6310

Déterminer le point \(p\) du plan \(\Sigma = \{(x,y,x+y) \; ; \; x,y\in \Rr\}\) q ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 6311

Déterminer les extremums de la fonction \(f(x,y) =xy\) sur le cercle unité ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 6312

Déterminer le minimum et maximum de la fonction \(f(x,y,z) = 5x+y-3z\) sur l’intersection du plan ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 6313

Déterminer les extremums de la fonction \(f(x,y,z) = 2x+3y+2z\) sur l’intersection du plan d’équation ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Extrema d’une fonction sur un domaine fermé

On considère la fonction \(f(x,y)=x^2+2y\) définie sur l’ensemble ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

Extremum d'un polynôme

Soit une fonction \(f\) définie sur \(\mathbb{R}^2\) par : ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Optimisation avec contrainte

On considère la fonction \(f:\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}\) définie par ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Optimisation d'une fonction d'efficacité sur un disque fermé

Dans une zone militaire, l’efficacité de détection d’un radar est modélisée par la fonction : ...

L3 Optimisation Fonction convexe solution

Optimisation simple

On considère la fonction \(f\) définie sur \(\mathbb{R}^2\) par ...