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Fonctions à deux variables

25 jan. 2012 Pour calculer ces dérivées partielles on dérive en considérant l'une des deux variables comme une constante (on dit qu'on dérive la fonction f ...



Fonctions de deux variables

Ca se dessine ou se visualise. Page 6. Dérivées partielles. Pour une fonction de deux variables il y a deux 



Dérivées des fonctions de plusieurs variables (suite) 1 La

On demande de calculer les dérivées partielles de la fonction de deux variables h = f ? g. Pour se ramener au théorème général et ne pas s'embrouiller il est 



Fonctions de 2 et 3 variables

Une fonction à 2 variables est un objet qui à tout couple de nombres Les dérivées partielles premières étant des fonctions de deux variables on peut ...



Fonctions de 2 et 3 variables

Une fonction à 2 variables est un objet qui à tout couple de nombres Les dérivées partielles premières étant des fonctions de deux variables on peut ...



Comprendre les dérivées partielles et leurs notations

Pour calculer la dérivée partielle de f suivant la première variable x on fixe Considérons une fonction de deux variables scalaires.



5. Dérivées de fonctions de plusieurs variables

Fonction de deux variables. ? Soit f une fonction de deux variables définie de R2 dans R. ? Les dérivée partielles de f au point (x y) = x ? R2 sont.



Fonctions de plusieurs variables

gaz est une fonction de deux variables : sa température T et le volume V des dérivées partielles dans toutes les directions et `a tous les ordres.



Fonctions de plusieurs variables

1 nov. 2004 Théor`eme 1 Soit f une fonction de deux variables définie au voisinage de (0 0). Si les dérivées partielles ?f. ?x.



2.3 Dérivabilité en plusieurs variables

For fonctions de plusieurs variables la situation est tr`es différente. des axes de reference on parle de dérivée partielle de la fonction par.



Leçon 02 – Cours : Fonctions à plusieurs variables

3 1 Fonctions implicites dans le cas de deux variables Tout d'abord expliquons ce qu'est une fonction implicite Lorsqu'on étudie une fonction x ? y = f(x) y est explicitement fonction de x c'est à dire que connaissant les différentes valeurs de x on peut calculer directement y



Dérivée partielle — Wikipédia

Pour pouvoir calculer la dérivée partielle d’une expression constituée d’unefonctiondontlesargumentssontdesexpressionsnontrivialecomme par exemple Bfpu2;uv;cospuvqq Bu il faut faire appel à la règle de dérivation en chaîne qui exprime les dérivées partielles de la composition de deux fonc-





Fonctions de deux variables - unicefr

Pour une fonction d´erivable f d’une variable on se rappelle que l’´equation de la tangente au graphe au point (af(a)) est y = f(a)+(x ?a)f0(a) Si f est `a deux variables c’est presque pareil l’´equation du plan tangent au point (abf(ab)) est z = f(ab)+(x ?a)f0 x(ab)+(y ?b)f0 y(ab) Exemple



Chapitre 8 Fonctions de deux variables - Unisciel

De même la fonction partielle f y est la fonction qui à tout réel yassocie f(x;y) Ces fonctions partielles sont des fonctions de R vers R on peut donc les étudier comme telles (dérivée tableau de ariationv limites ) 2 Limites et continuité Dé nition 6 : Soit fune fonction dé nie sur un ouvert Ude R2 et M 0 = (x 0;y

Qu'est-ce que la dérivée partielle d'une fonction de plusieurs variables ?

En mathématiques, la dérivée partielle d'une fonction de plusieurs variables est sa dérivée par rapport à l'une de ses variables, les autres étant gardées constantes. C'est une notion de base de l' analyse en dimension , de la géométrie différentielle et de l' analyse vectorielle.

Comment calculer la dérivée partielle d'une fonction?

Pour tout réel y y fixé, la fonction x ? e x cos y x ? e x cos y est dérivable sur R R, ce qui justifie l'existence de la dérivée partielle par rapport à la première variable dans le premier exemple. La justification est identique pour les autres fonctions et on trouve respectivement :

Quelle est la fonction de deux variables?

Dans ce cas, on a une fonction de 2 variables f u v?,? Dans laquelle les deux variables uet vdépendent à leur tour de deux autres variables (disons xet y).

C'est quoi la dérivée partielle ?

C'est une notion de base de l' analyse en dimension , de la géométrie différentielle et de l' analyse vectorielle. La dérivée partielle de la fonction par rapport à la variable est souvent notée .

L2 MIEE 2012-2013V ARUniv ersitéde Rennes 1

Dérivées des fonctions de plusieurs variables (suite)

1 La différentielle d"une fonction à valeurs réelles

Cas des fonctions d"une variable

(i)fest dérivable enX0silimh!0f(X0+h)f(X0)h existe.

Sa valeur`est notéef0(X0).

(ii) On p eut,de manière équiv alente,écrire limh!0f(X0+h)f(X0)`hh = 0. On remarque queh!L(h) =`hest une application linéaire deRdansR, que l"on appelledifférentielledefenX0et que l"on notedf(X0). (iii) Si fest dérivable enX0, alors pourhpetit :f(X0+h)est "voisin" def(X0)+f0(X0)h. Donch!f(X0) +f0(X0)hest une application affine qui "approche très bien " f(X0+h).

Définition

1.1. fest différentiable enxs"il existe une application linéaireL:Rn!R

telle que : f(x+h) =f(x) +L(h) +khk(h); aveclimh!0(h) = 0. L"applicationLestla différentielle defenxet se notedf(x) ouf0(x).

Remarque

Cette définition signifie que l"application affinef(x)+df(x)hest tangente à l"application h7!f(x+h)en 0. Lorsque qu"on remplacef(x+h)parf(x) +df(x)het quehest petit, alors on fait une erreur négligeable par rapport àh.

Cela revient à dire

lim khk!0f(x+h)f(x)L(h)khk= 0 La différentielle, lorsqu"elle existe, est unique.

Proposition

1.2. Sifest différentiable enx, alors ses dérivées partielles existent et on

a : df(x)h=@ f@ x

1(x)h1+:::+@ f@ x

n(x)hn =rfh

Remarque

La matrice de l"application linéairedf(x)dans la base canonique est le gradientrf(x). 1

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Proposition

1.3. Sifest différentiable enxalorsfest continue enx.

Remarque

L"existence des dérivées partielles defn"implique pas la différentiabilité.

Mais :

Théorème

1.4. Sifadmet des dérivées partielles et si elles sont continues alorsfest

différentiable.

On dit quefest de classeC1.

1.1 Règle de différentiation

Proposition

1.5. Sifetgsont différentiables on a :

(i)d(f+g)(x) =df(x) +dg(x) (ii)d(f)(x) =df(x) (iii)d(fg)(x) =f(x)dg(x) +g(x)df(x) (iv)dfg (x) =g(x)df(x)f(x)dg(x)g

2(x)(à condition queg(x)6= 0)

1.2 Remarques

Sif:U!RoùUest un ouvert deRn, alors :

(i) Si festC1surUalorsfest différentiable surUet les dérivées@ f@ x iexistent surU.

Les réciproques ne sont pas vraies!!

(ii) Si fest différentiable enx02Ualors l"application affineA(h) =f(x0) +df(x0)h a pour graphe l"espace tangent au graphe defenx0.

1.3 Dérivées partielles successives

Les dérivées partielles

@f@x i(x1;:::;xn)sont des fonctions dex1;:::;xn, et il arrive souvent qu"elles sont eux-même dérivables.

Définition

1.6. On écrit, lorsqu"elle existe,@2f@x

i@xj=@@x i @f@x j et on dit qu"il s"agit d"unedérivée partielle secondedef.

Exemple

f:R2!R;(x;y)7!x3y4. Alors@2f@x@y (x;y) = 12x2y3=@2f@y@x (x;y). 2

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Théorème

1.7. (Schwarz)

Si les déirvées partielles

@f@x i;@2f@x i@xjexistent et sont continues dans une boule autour de(a1:::an)alors : 2f@x i@xj(a) =@2f@x j@xi(a)

2 La différentielle d"une fonction à valeurs vectorielles

Définition

2.1. FdeRndansRmestdifférentiableenx2Rns"il existe uneappli-

cation linéaireLdeRndansRmtelle que : lim khk!0F(x+h)F(x)Lhkhk= 0:

Lest ladifférentielledeFenxet se note :dF(x).

Théorème

2.2. Fest différentiable enxsi et seulement si ses composants sont différen-

tiables et on a : dF(x)h= (rf1(x)h; ::: ;rfm(x)h):

Définition

2.3. La matrice

2 6 4@f 1@x

1(x)@f1@x

n(x) @f m@x

1(x)@fm@x

n(x)3 7 5 est la matrice dedF(x)et est appeléematrice jacobiennedeFenxet se note :J(F)(x).

Théorème

2.4. SiFa des composantes de classeC1alors elles sont différentiables etF

est également différentiable.

Exercice

(i) T rouverla matrice jaco biennede Fen(1;1)de :F(x; y) = (x2+y2; exy). (ii) T rouverla différen tiellede F(x; y ; z) = (x; y ; z). (iii) T rouverla diff érentiellede F(r; ) = (rcos; rsin).

2.1 Propriétés de la différentielle

Proposition

2.5. SiFdeRndansRmest linéaire, alorsdF(x) =F.

Proposition

2.6. SiFest différentiable enxalorsFest continue enx.

3

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2.2 Différentielles des fonctions composées

SiFest une fonction deRndansRm, siGest une fonction deRmdansRq, alorsGF est une fonction deRndansRq.

Théorème

2.7. SiFest différentiable enx, et siGest différentiable enF(x), alors

GFest différentiable enxet on a :

d(GF)(x) =dG(F(x))dF(x):

Exercice

DériverGFlorsque

F(x; y) = (x2+y2; exy)

G(u; v) = (xy ;sinx; x2y)

2.3 Sur la règle de dérivation en chaîne

Le résultat théorique

Soientf:Rn!Retg:Rp!Rndeux fonctions différentiables. Écrivonsh=f g:D"après la règle de dérivation des fonctions composées nous avons (comme pour les fonctions deRdansR) : h

0(x) = (fg)0(x) =f0(g(x)):g0(x):

La fonctionfgest une fonction deRpdansR. Sa dérivée est donc un vecteur ligne àp colonnes, la transposée de son gradient : h

0(x) =

@h@x 1@h@x

2:::@h@x

p La fonctiongest une fonction deRpdansRn. Sa dérivée est la matricenpcomposée des vecteurs transposés des gradients des coordonnées deg. Sig(x) = (g1(x);g2(x);:::;g2(x)) (on devrait écrire ce vecteur en colonne si on voulait se conformer en toute rigueur aux choix du cours) la dérivée degs"écrit : g

0(x) =0

B

BBB@@g

1@x 1@g 1@x

2@g1@x

p@g2@x 1@g 2@x

2@g2@x

p............ @g n@x 1@g n@x

2@gn@x

p1 C CCCA: Pour simplifier la présentation appelonsg= (g1;g2;:::;gn)un point deRn. C"est un abus de notation,gne désigne pas ici la fonctiongmais un vecteur, un point dansRn. La dérivée defen un pointgest donnée par la transposée de son gradient : f

0(g) =@f@g

1@f@g

2:::@f@g

n 4

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L"égalité matricielleh0(x) = (fg)0(x) =f0(g(x)):g0(x)signifie donc : @h@x 1@h@x

2:::@h@x

p =@f@g 1@f@g

2:::@f@g

n0 B

BBB@@g

1@x 1@g 1@x

2@g1@x

p@g2@x 1@g 2@x

2@g2@x

p............ @g n@x 1@g n@x

2@gn@x

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