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(e1, e2)R2A
R2UR2R2R3,·i
Définition 1 (Norme)
R2N
(i)N:R2R+
(ii)Séparation. xR2,[N(x) = 0 x= 0]
(iii)Homogénéité. (λ, x)R×R2, N(λx) = |λ| · N(x)
(iv)Inégalité triangulaire. (x, y)R2, N(x+y)N(x) + N(y)
Théorème 1 (Exemples)
k · k:R2R+,(x1, x2)7→ sup{|x1|,|x2|} k · k2:R2R+,(x1, x2)7→
px2
1+x2
2
(i)k·kk·k2R2
(ii)a, b x R2
akxk≤ kxk2bkxk.
Remarque. k·k 2
Définition 2 (Partie bornée, Boule)
aR2, r > 0AR2
(i)A M
xAkxk ≤ M
(ii)a r B(a, r) = {xR2;kx
ak< r}
(iii)AR2A=xA
ε > 0B(x, ε)A
Exercice 1. k·k,k·k1,k·k2
R2
F(A, R)R
Définition 3 (Applications partielles)
fF(A, R) (α, β)A I1(β) = {xR; (x, β)A}I2(α) = {y
R; (α, y)A}f1:I1(β)R, t 7→ f(t, β)f2:I2(α)R, t 7→ f(α, t)
f
Définition 4 (Limite et Continuité)
AR2`RfF(A, R)aA
(i)f ` a
ε > 0,η > 0 ; uA, [kuak< η ⇒ |f(u)`| ≤ ε].
(ii)f a f(a)f a
(iii)f A A
C(A, R)A
Exercice 2.
1. p1:R2R,(x, y)7→ x p2:R2R,(x, y)7→ y
2. f f1f2
3. fR2f(x, y) = xy
x2+y2, f(0,0) = 0 f
(0,0)
Théorème 2 (Structure)
f, g C(A, R)λR
(i)λf +gC(A, R)
(ii)fg C(A, R)
(iii)g A f
gA
R2
Définition 5 (Limite et Continuité)
AR2fF(A, R2), a A ` R2
(i)f ` a
ε > 0,η > 0 ; xA, [kxak< η ⇒ kf(x)`k< ε].
(ii)f a f(a)f a
Théorème 3
f= (f1, f2)`= (`1, `2) lim
af=`lim
a1
f1=`1lim
a2
f2=`2
Théorème 4 (Structure)
f:ARpg:BRng(B)A, B Rqp, q, n = 1 2
fg B g b f g(b)
fg b
Définition 6 (Dérivée directionnelle)
aU h R2δ > 0t]δ, δ[a+th U
ϕh: ] δ, δ[R, t 7→ f(a+th)ϕh0
f h a
hf(a) = ϕ0
h(0) = lim
t0
f(a+th)f(a)
t
Notations. a h Dhf(a)
h=e1e1f(a) = 1f(a) = f
x1(a) = f
x (a)
h=e2e2f(a) = 2f(a) = f
x2(a) = f
y (a)
Exercice 3.
1. a, b, c f :R2R,(x, y)7→ ax +by +c
f e1e2
2. fR2f(x, y) = x4y4
x4+y4, f(0,0) = 0 f
(0,0) h(0,0)
3. fR2f(x, y) = xy
x2+y2, f(0,0) = 0 f
(0,0)
4. k·k2h
(x, y)6= (0,0) (0,0)
C1R2
Définition 7 (Fonctions de classe C1)
f U f C1U ∂1f ∂2f
UC1(U, R)C1U
Théorème 5 (Développement limité d’ordre 1)
fC1U a = (a1, a2)U ε
lim
aε= 0 u= (x, y)U
f(u) = f(a)+(xa1)1f(a)+(ya2)2f(a) + kuakε(u).
f1a
h= (h1, h2)R2hf(a) = h11f(a) + h22f(a)
a+hU
f(a+h) = f(a) + hf(a) + khkε(h).
Définition 8 (Différentielle)
fC1U a U h 7→ hf(a)
h f a df(a)
Exercice 4. f a
Définition 9 (Gradient)
fC1(U, R)aUf(a) = 1f(a)
2f(a)
Propriété 1
fC1(U, R)aU h R2
hf(a) = df(a)(h)
=h∇f(a), hi
Théorème 6 (Règle de la chaîne)
fC1(U, R)g= (g1, g2) : IRUC1
fg t I
(fg)0(t) = g0
1(t)1f(g(t)) + g0
2(t)2f(g(t)).
Corollaire 7
fC1(U, R)aUf(a)
a
Définition 10 (Extremum local)
fC1(U, R)aU
(i)f a V U a
xV f(x)f(a)
(ii)f a V U a
xV f(x)f(a)
(iii)f a f
a
Théorème 8 (Recherche d’extrema)
UR2fC1(U, R)f a
f(a) = 0
0.
Exercice 5.
1. f:R2R,(x, y)7→ x2y2
2. f:R2R,(x, y)7→ y(yx2)
(0,0) f(0,0)
3. f:DR,(x, y)7→ x2+xy +y2D={(x, y)
R2;x2+y21}
Définition 11 (Dérivées secondes)
fC1U a Uf
x1a
f
x1x12f
x2
1(a)2f
x1x2(a) = f
x2
x1(a)
2f
x2
2(a) = f
x2
x2(a)2f
x2x1(a) = f
x1
x2(a)
Uf
x1
f
x2
C1U f C2U
Théorème 9 (Théorème de Schwarz)
UR2fC2U2f
x1x2=2f
x2x1
Exercice 6. 2f
x1x2
2f
x2x1(0,0) fR2f(x, y) =
xy3
x2+y2, f(0,0) = 0
Exercice 7. (Équation des cordes vibrantes) 2y
t2=
c22y
x2
1c=qT0
µR+
R3
UR3
(O,
e1,
e2,
e3)
Définition 12 (Champ de vecteurs)
P, Q, R U RV= (P, Q, R)V
Notations. P
x1,P
x2
P
x3
VC1C2P, Q R C1C2
Remarque. R3
Définition 13 (Différentielle)
V a dV (a)R3
R3
P
x1
P
x2
P
x3
Q
x1
Q
x2
Q
x3
R
x1
R
x2
R
x3
Théorème 10 (Développement limité d’ordre 1)
VC1U
V(a+h) = V(a) + dV (a)(h) + khkε(h),
lim
(0,0,0) ε(h) = (0,0,0)
Définition 14 (Jacobien, Divergence, Trace)
(i)V a Jaca(V) = det(dV (a))
(ii)V a a(V) = Tr(dV (a)) = P
x1(a) +
Q
x2(a) + R
x3(a)
(iii)V a rota(V) =
R
x2Q
x3
P
x3R
x1
Q
x1P
x2
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