Exercices Fonctions de plusieurs variables - Outils Mathématiques ...

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Exercices Fonctions de plusieurs variables - Outils Mathématiques ...

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Extrait

Universit´edeRennes1

OutilsMath´ematiques4:Exercices

Anne´e2006/2007

Fonctions de plusieurs variables et calcul vectoriel

A savoir 1.De´finitiondugraphe G ( f ) d’une fonction f 2. Courbes de niveau. 3.Repr´esentationgraphiquede G ( f ) en utilisant des courbes de niveau. 4. Produit scalaire, vectoriel et mixte. 1. Fonctions partielles. courbes de niveau. Exercice 1.1. Soit k ∈ R ; l’ensemble { ( x, y ) ∈ R 2 ; tel que f ( x, y ) = k } est la courbe de niveau k de la fonction f. Trouver les courbes de niveaux 0 , 1 , − 1 , 2 et 3 des fonction = x 2 + y 2 et g 2 = y s de deux variables g 1 p x . Exercice 1.2. Soit f une fonction de D ⊂ R 2 dans R et P = ( a, b )unpointinte´rieurde D. Les fonctions: x 7→ f ( x, b ) et y 7→ f ( a, y )d´efiniessurunintervalleouvertcontenantrespectivement a et b, sontappel´eeslesfonctionspartiellesassocie´esa` f au point P. Trouver les fonctions partielles aux points (0 , 0) et (1 , 2) de g 1 ( x, y ) = p x 2 + y 2 , g 2 ( x, y ) = xy et g 3 ( x, y ) = x 2 y − 1 . Exercice 1.3. Pourchacunedesfonctionssuivantesd´eterminerledomainedede´finition D f et tracer les courbes de niveau { ( x, y ) ∈ D f ; tel que f ( x, y ) = k } pour les valeurs de k indique´es: + y f ( x, y ) = x x 2 + y 2 , k = 0 , − 1 f ( , y ) = xy − x + y x , k = 1 , 2 xy 4 f ( x, y ) =  8 x 4 + x 2 y y 2 , k = 2 − f ( x, y ) = x − y − | x − y | , k ∈ R , Pourladernie`requestion,traiterse´par´ement k = 0 et k > 0 et k < 0. Exercice 1.4. (a) Soit f 1 ( x, y ) = x 2 + y 2 .D´eterminerlescourbesdeniveaux z = a du graphe G ( f 1 ) de f 1 et l’intersection de G ( f 1 ) avec le plan P ⊂ R 3 d’´equation y =0.Repr´esentergraphiquement G ( f 1 ). (b) Soit f 2 ( x, y ) = x 2 − y 2 .D´eterminerlescourbesdeniveauxde G ( f 2 ) et l’intersection de G ( f 2 ) avec le plan x = 0; le plan y =0.Repre´sentergraphiquement G ( f 2 ). Exercice 1.5. Associerundesgraphes`alafonction z = f ( x, y )repre´sente´eparsescourbesdeniveau

1

(a)

(d)

(1) z = x 2 − y 2

(b)

(e)

(2) z = 15 x 2 x y 2 2 e + − y x 2 2 − y 2

2

(c)

(f)

(3) z = sin( x ) + sin( y )