(2022 : 215 - Applications différentiables définies sur un ouvert de R^n . Exemples et applications.)
L'idée de base de cette leçon est qu'une fonction suffisamment régulière se comporte localement comme une application linéaire. De nombreuses différentielles usuelles (notamment issues de l'algèbre linéaire) peuvent ainsi être obtenues en calculant directement un développement limité. Sur ce point, une aisance raisonnable est attendue des candidats.
Un cas particulier important est la caractérisation des fonctions holomorphes parmi les fonctions différentiables, et son interprétation géométrique. Les candidats semblent en général peu familiers avec les propriétés élémentaires des fonctions harmoniques, qui fournissent pourtant un riche champ d'applications.
Les candidats solides pourront s'intéresser à la différentielle de l'exponentielle matricielle, ainsi qu'aux points où celle-ci est un difféomorphisme local.
Pour ce qui concerne les applications, de nombreux thèmes relatifs aux leçons 214 ou 219 sont ici appropriés.
215 : Applications différentiables définies sur un ouvert de R^n . Exemples et applications.
Pas de réponse fournie.
Pas de réponse fournie.
Tirage : 215, 226
Le choix fut assez facile, le calcul différentiel étant ma bête noire…
Je n’avais jamais préparé la leçon 226, je me suis donc inspirée des plans du Madère et Devreton. Mais je n’ai pas été très inspirée par ces plans.
J’ai donc préféré construire un plan autour de ce que je maîtrisais et de mes développements. Mon plan n’était pas incroyable :
I/ Suites récurrentes d’ordre 1
II/ Suites récurrentes d’ordre p
III/ Applications à la résolution approchée d’équations
Mes deux développements ét aient : méthode de Newton (Rouvière) et Connexité des valeurs d’adhérence d’une suite (Gourdon / FGN).
Le jury m’interroge sur la méthode de Newton. Développement ok, je l’avais bien préparé. Je fais un petit schéma :).
Dans le rapport du jury, il est évoqué la méthode de Newton et spécifié : “avec sa généralisation au moins dans R2”.
Je ne connaissais pas cette généralisation, j’ai cherché 3 minutes dans les livres que j’avais si je la trouvais mais non. Tant pis, j’ai donc présenté en développement la méthode de Newton dans R.
Questions :
quelques précisions sur mon développement
démonstration du théorème de point fixe de Picard
questions autour des types de points fixe : j’ai adapté la démo faite au cas d’un point fixe uniquement attractif
Le jury voulait peut-être vérifier que j’avais compris que la méthode de newton concernait un point fixe super attractif
Je ne me souviens plus des autres questions posées (étude d’une suite définie par récurrence du type Xn+1 = Exp(Xn), quelque chose dans le genre !
Pas très aidant, super discret, mais pas méchant
Pas de réponse fournie.
14.75
215 : Applications différentiables définies sur un ouvert de R^n. Exemples et applications.
Pas de réponse fournie.
Pas de réponse fournie.
Sur le développement:
Résumer à l'oral les différentes étapes de la preuve.
Justifier que l'application qui à un point $M$ du plan euclidien associe sa distance $OM$ à l'origine n'est effectivement pas différentiable en l'origine. (Il n'y a pas de dérivées partielles en ce point)
Justifier que le point $P$ qui réalise le minimum se trouve effectivement à l'intérieur du triangle, et est différent des sommets (choses que j'ai admises lors de la preuve).
Sur le plan :
Exemple de fonction qui a des dérivées directionnelles mais qui n'est pas différentiable.
Exercices:
Exercice du même type que celui dans Rouvière où il s'agit de prouver l'unicité d'un solution $(x,y)$ d'un système non linéaire mettant en jeu des fonctions trigonométriques. On traduit cela comme un problème de point fixe d'une fonction et on montre que sa différentielle est de norme $<1$ (pour une bonne norme). L'inégalité de la moyenne permet alors de conclure.
Soit $f:\mathbb R^n \rightarrow \mathbb R$ une fonction différentiable et $\alpha > 1$. Montrer que les conditions suivantes sont équivalentes:
Pour tout $t>0$ et $x\in \mathbb R^n$, $f(tx)=t^{\alpha}f(x)$.
Pour tout $x\in \mathbb R^n$, $\sum_{i=1}^n x_i\partial_if(x) = \alpha f(x)$.
Dans votre développement, vous avez utilisé le fait que la norme euclidienne est différentiable (sauf en l'origine). Est-ce vrai pour toutes les normes ?
Très souriant et très aimable.
Pas de réponse fournie.
16.5
215 : Applications différentiables définies sur un ouvert de $R^n$. Exemples et applications.
Pas de réponse fournie.
Pas de réponse fournie.
-Questions sur le développement : imprécision dans les notations du lemme présent dans le développement (application du théorème d'inversion locale), précision sur la somme directe (matrices symétriques/antisymétriques)
-Concernant le théorème sur les extrema locaux (notations de Monge) : connaissez vous un autre théorème qui concerne les extrema. J'ai nommé le théorème des extrema liés (sans pouvoir le citer)
-Application du théorème des fonctions implicites pour montrer que $AB-I_n$ (avec A matrice inversible) avait comme solution $B=A^{-1}$
-Si t appartient à l'intervalle $\left]\frac{-1}{\sqrt{2}};\frac{1}{\sqrt{2}}\right[$ : montrer qu'il existe une unique solution à l'équation cos(tx)+sin(tx)=x. Le jury m'a fait remarqué que l'on peut l'écrire f(x)=x. J'ai pensé au théorème du point fixe, donné les hypothèses. Il fallait faire une majoration sur le signe de la dérivée pour voir que f était strictement contractante.
Ensuite, montrer que l'on peut écrire t en fonction de x (application du théorème des fonctions implicites)
Jury peu aidant pour les questions
Pas de réponse fournie.
Pas de réponse fournie.
215 : Applications différentiables définies sur un ouvert de $R^n$. Exemples et applications.
224 : Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.
Pas de réponse fournie.
Pas de réponse fournie.
La défense du plan et la présentation du développement se sont passés sans problème. Ils m'ont posé quelques questions sur le développement et sur les sous-variétés de $\mathbb{R}^n $ (Je présentais les Extrema liés sans mentionné les sous-variétés).Ils m'ont posé quelques questions sur mon plan et se sont plus particulièrement concentrés sur la partie Optimisation. je me souviens de deux questions : "Pourquoi une fonction convexe qui admet un minimum local admet un minimum global", "pourquoi $ x \longmapsto Ax \cdot x $ est convexe lorsque A est une matrice symétrique positive". Ces petites questions venaient principalement d'un des trois membres du jury. Il m'a également demandé un contre-exemple au théorème des extrema liés dans la cas où les gradients ne forment pas une famille libre. Je lui ai fait remarqué que j'en avais mis un dans le plan et il m'a demandé de le traiter. Un des deux autres membres du jury me posait des exercices tels que :
- A quelle condition sur une matrice M, on peut inverser localement l'application $A \longmapsto A^2$ dans Mn(R) ?
-Appliquer le théorème des extrema liés sur une fonction qui admet un extremum local sur la sphère euclidienne.
-Soient f et g deux applications de classe $\mathcal{C}^{\infty}$ sur $\mathbb{R}^n$ à valeurs réelles. Il y avait des conditions sur f et g et il fallait montrer que f/g se prolonge en une fonction $\mathcal{C}^{\infty}$ sur $\mathbb{R}^n$.
Le jury était très sympathique et a cherché à me mettre en confiance dès que je suis entré dans la salle.
Aucune surprise.
18