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repères statistiques 2019

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2017-2018 M403-DM 1 Université Lille 1 Géométrie et équations

2017-2018. M403-DM 1. Université Lille 1 Considérons un champ de vecteurs f : U ? Rn ? Rn de classe C1 défini sur un ouvert.



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2017-2018. M403-Feuille TD 4. Université Lille 1. Géométrie et équations différentielles. Sous-variétés. Exercice 1. Montrer que si f(x y) = x3 ? y3



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Comment s’inscrire à l’université de Lille?

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Quel est le nombre d'étudiants à l'université de Lille ?

Entre 1887 et 1968, l'université de Lille couvre l'ensemble des champs disciplinaires de ses 4 facultés (effectif en formation continue non compris). Entre 1970 et 2017, elle est divisée en 3 universités indépendantes. En 2018, les 3 universités fusionnent, l'université compte alors 68 000 étudiants ce qui en fait la plus grande de France.

Où se trouve la faculté de lettres de Lille ?

Voir Faculté de lettres de Lille. Il y a continuité entre la faculté de lettres rétablie à Douai en 1854, transférée à Lille en 1887, et ses évolutions administratives jusqu'à 1970. La faculté de lettres de Lille intègre en 1895 des locaux dédiés situés à proximité de la rue Gauthier-de-Châtillon (actuelle rue Angellier) et de la rue Jean-Bart .

Y a-t-il des frais d'inscription à l'ENT Lille?

Attention, risque de phishing et de fraude aux droits d'inscriptions ! En aucun cas l'université n'adresse de mail de relance de demande de payer des frais d'inscription en ligne. Si vous recevez de tels mails, veuillez les détruire. Munissez-vous de votre identifiant et de votre mot de passe ENT Université de Lille.

2017-2018 M403-Feuille TD 4

Universite Lille 1 Geometrie et equations dierentielles

Sous-varietes

Exercice 1.Montrer que sif(x;y) =x3y3, alors l'ensembleM=f1(0) est une sous-variete deR2de dimension 1. Exercice 2.Montrer que l'ensembleV=fxy= 0gn'est pas une sous-variete.

Exercice 3.Montrer que la courbeg:]2

;2 [!R2denie par g(t) = sintcost(cost;sint) est une immersion injective, dont l'image n'est pas une sous-variete.

Exercice 4.L'image de l'application

g(t) = (t2;t3) est-elle une sous-variete? Exercice 5.Montrer que la surface deR3obtenue en faisant tourner autour de l'axe (0z) un cercle centre en (0;R;0) de rayonrcontenu dans le plan (y0z) (r < R) est une sous-variete de dimension 2. Exercice 6.Soit 0< rR. On considere le sous-ensemble suivant deR3

V=f(x;y;z)jx2+y2=R2etx2+z2=r2g

forme par l'intersection de deux cylindres. Montrer queVest une sous-variete si et seule- ment sir < R. Exercice 7.Montrer que le groupeOn(R) des matrices orthogonales est une sous-variete deMn(R) dont on donnera la dimension ainsi que l'equation de son plan tangent en tout point. M^eme question pourSOn(R). Exercice 8.Montrer que siM1etM2sont deux sous-varietes, alors pour tout (x1;x2)2 M 1M2 T (x1;x2)M1M2=Tx1M1Tx2M2: 1

Exercice 9.IdentionsR4'C2et posons

f(z1;z2) = (iz1;iz2): Montrer que ce champ de vecteurs est lineaire et tangent a la sphere unite. Determiner les courbes integrales sur la sphere. Montrer qu'elles sont periodiques et obtenue comme l'intersection de la sphere avec une droite complexe. Exercice 10.Determiner les points critiques et les extremums de la fonction hauteur sur la sphere h:S2=fx2+y2+z2= 1g !R (x;y;z)7!z: Exercice 11.Determiner les points critiques et les extremums de la fonction hauteur sur l'ensemble h:fx2y2=zg !R (x;y;z)7!z:

Exercice 12.Pours >0 montrer que l'ensemble

M=fx= (x1;:::;xn)2(R+)njnX

i=1x i=sg est une sous-variete et maximiser alors la fonctionf:M!Rdenie par f(x) =nY i=1x i:

En deduire l'inegalite arithmetico-geometrique

n v uutn Y i=1x iP n i=1xin

Exercice 13.Trouver le maximum de la fonctionPn

i=1x2isur l'ensemble f(x1;:::;xn)2(R+)njnX i=1x i= 1g:

Exercice 14.Soit

f: (R+)3!R (x;y;z)7!xlogx+ylogy+zlogz 2 Determiner les extrema defsur la sous-varieteVa=f(x;y;z)2(R+)3jx+y+z3a= 0g. Exercice 15.SoitC=fx2+y2=z2g \ fz0gle c^one standard deR3. Nous allons montrer que celui-ci n'est pas une sous-variete. Pour cela, supposons quef:UR3!Rsoit une submersion de classeC1denissant

Csur un voisinage ouvertUde l'origine :

(0;0;0)2 C \U=f1(0):

1) En utilisant que l'origine est un minimum global de la fonction hauteurh(x;y;z) =z,

montrer a l'aide du theoreme des extrema lies que @f@x (0;0;0) =@f@y (0;0;0) = 0:

2) On considere la courbe

:]0;+1[! C R3de classeC1denie par (t) = (t;0;t). Montrer en utilisant cette courbe que pour toutt >0 @f@x (t;0;t) +@f@z (t;0;t) = 0:

3) En deduire que

@f@z (0;0;0) = 0 et conclure.

Exercice 16.1) Montrer que l'ensemble

S=fx2+y2= 1g \ fx+y+z= 1g

est une sous-variete deR3.

2) Montrer qu'elle est compacte et determiner sa dimension.

3) A l'aide du theoreme des extrema lies, chercher les points critiques de la fonction

f(x;y) =x2+y2+z2surS. En deduire les extrema de cette fonction surS.

4) Trouver une parametrisation deSet conrmer que le minimum defsurSest bien

atteint en exactement deux points. Exercice 17.Dans le plan euclidien, trouver par la methode des extrema lies les points de l'ensemble fx6+y6= 1g les plus proches et les plus eloignes de l'origine. 3

Exercice 18.Soitp >1 un reel. Pourx2Rn, on note

kxkp= (nX i=1jxijp)1=p:

On souhaite montrer que, pour tout (x;y)2RnRn,

kx+ykp kxkp+kykp: Ainsik kpsatisfait l'inegalite triangulaire, et denit bien une norme.

1) Montrer que l'on peut se ramener au cas ouxetysont tous deux des elements deRn+.

2) Par induction, montrer que l'on peut se ramener au cas ouxetysont tous deux des

elements dont toutes les coordonnees sont strictements positives.

3) On xea;b >0. Montrer que

S a;b=f(x;y)2(R+)n(R+)nj kxkp=aetkykp=bg est une sous-variete deRnRn.

4) A l'aide du theoreme des extrema lies, chercher les points critiques de la fonction

f(x;y) =kx+ykppsurSa;b.

5) Conclure.

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