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Programme de mathématiques MP, MPI

b) Différentielle

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129 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Application différentiable au point $a$.
Notation $o(h)$. Développement limité à l’ordre 1.
Lorsque $f=(f_1,\dots,f_p)$, $f$ est différentiable en $a$ si et seulement si toutes les $f_i$ le sont.
Si $f$ est différentiable en $a$, alors $f$ est continue en $a$ et dérivable en $a$ selon tout vecteur.
Différentielle de $f$ en $a$, encore appelée application linéaire tangente à $f$ en $a$. Unicité de la différentielle et relation $\mathrm{d}f(a)\cdot v=\mathrm{D}_vf(a)$.
Notation $\mathrm{d}f(a)$.
Application différentiable sur un ouvert $\Omega$. Différentielle sur $\Omega$.
Notation $\mathrm{d}f$.
Cas particuliers : application constante, application linéaire.
Lien entre différentielle et dérivées partielles.
Si $\Omega$ est un ouvert de $\mathbb{R}^n$ et si $f$ est à valeurs dans $\mathbb{R}^m$, la matrice jacobienne de $f$ en $a$ est la matrice de $\mathrm{d}f(a)$ dans les bases canoniques.
Cas des fonctions d’une variable : si $\Omega$ est un intervalle ouvert de $\mathbb{R}$, la différentiabilité de $f$ en $a$ équivaut à la dérivabilité de $f$ en $a$ ; relation $f'(a)=\mathrm{d}f(a)\cdot1$.
Si l’espace $E$ est euclidien, gradient en $a$ d’une application numérique différentiable en $a$. Expression du gradient en base orthonormée.
Notation $\nabla f(a)$.
Interprétation géométrique : si $\nabla f(a)\neq0$, $\nabla f(a)$ est positivement colinéaire au vecteur unitaire selon lequel la dérivée de $f$ en $a$ est maximale.
L3 Analyse de données Apprentissage automatique solution

Ajuster une droite en pénalisant sa pente

On veut ajuster le modèle \(\widehat y=ax+b\) aux deux observations \((0,0)\) et ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

Calcul différentiel

Cet exercice traite des notions de dérivées partielles, continuité et différentiabilité.

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Continuité, dérivées partielles, classe $C^1$ et différentiabilité

On considère la fonction \(f:\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}\) définie par ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

Différentiabilité

Soit \(f \colon \R^2 \to \R\) définie par : ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

Différentiabilité

Soit \(f: \R^2 \to \R,\ (x,y) \mapsto \sqrt[5]{2x^3+y^2}\). On note ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

Différentiabilité

Soit la fonction \(f \colon \R^2 \to \R\) définie par : \(\)f(x,y) = {

...
L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Différentiabilité d'une fonction de deux variables

On donne \(f : \mathbb{R}^2 \to \mathbb{R}\) définie par : ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Différentiabilité en un point

On considère la fonction \(f:\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}\) définie par ...

L3 Analyse de données Réseaux de neurones solution

Effet du taux d'apprentissage sur la descente de gradient

On se place dans la situation suivante : \(w = 3\), gradient \(= 4\).

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

Etude de points critiques et d'une ligne de niveau

On pose \[f(x,y)= x\hskip 2pt (x+1)^2 - y^2\]

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1285

Étudier la fonction : \[h:x\rightarrow \int_{x}^{x^{2}}\frac{dt}{\log t}.\] Domaine de définition, continuité et ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1802

Soit ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1810

On définit la fonction ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1812

Soit \(f:\R^2 \to \R\), ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1813

Soit \(f:\R^2 \to \R\), ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1814

Etudier la différentiabilité et la continuité des dérivées partielles de la fonction \(f:\R^2 \to \R\), ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1815

Etudier la différentiabilité en \((0,0)\) des fonctions définies par

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1820

Calculer les différentielles des fonctions suivantes en un point arbitraire du domaine de définition :

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1821

Calculer \(df\, (1,1)\), si \(f(x,y)=\frac{x}{y^2}\).

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1822

Calculer la dérivée de la fonction \(F(x,y,z)=\ln \left( e^x+e^y+e^z\right)\) à l’origine dans une direction form ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1844

On pose \(\Omega=\R^2\setminus \{(0,0)\}\).

Soit \(f:\R^2\rightarrow\R\) l ...

L3 Equation différentielle Equation aux dérivées partielles

exo7 1854

Soient \(U=\{(x,y)\in \R^2,\, x>0\}\) et ...

L3 Equation différentielle Equation aux dérivées partielles

exo7 1857

Soient \(f:\R^n \to \R\) et \(g:\R^n \to \R\) deux fonctions différentiables. En ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1862

Soit \(f:{\Rr}^{2}\rightarrow {\Rr}\) une application \(C^{1 }\) sur un ouvert co ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1863

Soit \(f:\R^n\to \R\) une application différentiable. Montrez que si ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle

exo7 2075

Soit le champ de vecteurs \({\vec{V}}: {\Rr^3} \to {\Rr^3}\), ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle

exo7 2079

Soit \(U = \left\{ (x, y, z) \in \Rr^3 / z>0\right\}\) et ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle

exo7 2482

Calculer \[\oint_\Gamma (2xy^2+\sin z)\,dx + 2x^2y\,dy + x\cos z \,dz\] le long de la courbe ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle

exo7 2486

Déduire de la formule générale de Stokes la formule de Green en deux dimensions : si \(\Omega\subset \R^2\) de bor ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle

exo7 2490

Soit \(C\) une courbe fermée du plan enclosant une aire \(S\), et ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle

exo7 2493

Soit \({\bf U} = (x/r^3, y/r^3, z/r^3)\) ; calculer directement ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2503

Soit \(f\) une application \(f\) de \(E\) dans ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2504

Soit \(f\) une application de \(E\) dans \(F\) e ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2505

Soit \(g:{\Rr}\to{\Rr}\) une application de classe \(C^2\) et ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2506

Soit \(E^n\) l’espace des polynômes de degré \(\leq n\). Etudier la différentiabi ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2507

Soit \(f\) une application différentiable de \(\Rr^2\) dans lui-même, propre (i.e ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2508

Soit, dans \({\Rr^n}\), \(F\) un sous-espace fermé, et soit ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2510

Soit \(\alpha >0\). Étudier la différientiabilité à l’origine de l’application ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2511

Soit \(f:\Rr ^2 \to \Rr\) définie par ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2512

Soit \(X= {\cal C} ([0,1])\) muni de la norme uniforme et soit \(f\) une applicat ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2513

Soit \({\cal F}\) l’algèbre des matrices carrés \(p\times p\) munie d’une norme. ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2514

Que peut-on dire de la différentiabilité de l’application \(f:\Rr^2 \to \Rr\) définie par ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2516

Dans un espace normé \(({\cal F} , N)\), on considére l’application ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2517

Soit \({\cal E}\) un espace vectoriel réel muni d’un produit scalaire ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles

exo7 2522

Soit \(f\) une application différentiable de \(]a,b[\subset\Rr\) dans ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2526

Soit \(\Omega\) un ouvert convexe de \(\Rr^n\) et ...

L3 Calcul différentiel Différentielle d'ordre supérieur, formule de Taylor solution

exo7 2553

Calculez \(D^2f(x)\) dans les cas suivants:

L3 Equation différentielle Solution maximale

exo7 2562

On considère l’équation \(xx''=(x')^2+1\) sur \(\mathbb{R}\).

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 2625

Soit \(f\colon \R^2\rightarrow \R\) la fonction définie par ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 2628

Trouver l’équation du plan tangent pour chaque surface ci-dessous, au point \((x_0,y_0,z_0)\) donné: