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Programme de mathématiques MP, MPI

h) Optimisation : étude au second ordre

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19 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Matrice hessienne en un point d’une fonction de classe $\mathscr{C}^2$ sur un ouvert de $\mathbb{R}^n$, à valeurs réelles.
Notation $H_f(x)$.
Formule de Taylor-Young à l’ordre 2 :
$\displaystyle f(x+h)\underset{h\to0}{=}f(x)+\langle\nabla f(x),h\rangle+\frac{1}{2}\langle H_f(x)\cdot h,h\rangle+o(\lVert h\rVert^2),$
$\displaystyle f(x+h)\underset{h\to0}{=}f(x)+\nabla f(x)^\top h+\frac{1}{2}h^\top H_f(x)h+o(\lVert h\rVert^2).$
La démonstration n’est pas exigible.
Si $f$ est une fonction de classe $\mathscr{C}^2$ sur un ouvert de $\mathbb{R}^n$ et si $f$ admet un minimum local en $x$, alors $x$ est point critique de $f$ et $H_f(x)\in\mathscr{S}_n^+(\mathbb{R})$.
Adaptation au cas d’un maximum local.
Si $f$ est une fonction de classe $\mathscr{C}^2$ sur un ouvert de $\mathbb{R}^n$, si $x$ est point critique de $f$ et si $H_f(x)\in\mathscr{S}_n^{++}(\mathbb{R})$, alors $f$ atteint un minimum local strict en $x$.
Adaptation au cas d’un maximum local.
Explicitation pour $n=2$ (trace et déterminant).
L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Etude d'extrema

Soit \(K = \{(x,y)\in \R^2 \mid x^2+y^2 \leq 16\}\). Pour tout \((x,y) \in K\), o ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Etude d'extrema

On étudie la fonction de deux variables \[f \colon (x,y) \mapsto x\ln(y)-y\ln(x)\]

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

Etude de points critiques

Soit la fonction \(f\) de deux variables \(x\) et ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Etude de points critiques et d'ue ligne de niveau

Une usine produit deux types de matériaux, notés \(A\) et \(B\). Si, en une semai ...

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 Dérivabilité des fonctions réelles solution

Extremum d'un polynôme

Soit une fonction \(f\) définie sur \(\mathbb{R}^2\) par : ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Fonction de deux variables

On considère la fonction \(f(x,y)=x^3-3x^2y+y^3\).

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Fonction deux variables

Déterminer les extrémums locaux des applications suivantes définies sur \(\R^2\):

L1 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Méthode des moindres carrés

On considère des points \(M_{1}, \ldots, M_{n}\) de \(\mathbb{R}^{2}\), et on not ...

L3 Analyse de données Apprentissage automatique solution

Optimisation quadratique, moindres carrés

On considère la fonction \(f\) définie sur \([-1, 1]\) par ...

L3 Optimisation Fonction convexe solution

Optimisation simple

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

L3 Optimisation Fonction convexe solution

Optimisation sous contrainte (3)

A présent, nous allons introduire un outil permettant d’aller plus vite dans la résolution de ces problèmes: le Lagrangien. Si l’on souhaite étudie ...

L3 Optimisation Fonction convexe solution

Optimisation sous contrainte (4)

En vous aidant de la méthode développée à l’exercice précédent, trouver les extremums de la fonction ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Problème concret

On désire fabriquer par une imprimante 3D une boite ayant la forme d’un parallélépipède rectangle, sans couvercle sur le dessus. Le volume de cette ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Question d'optimisation

Soit la fonction \(f\) définie sur \(\mathcal{D} \subset \R^2\) par ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Recherche d'extremum d'une fonction de deux variables

Soit \(f : \Rr ^2\rightarrow \Rr\) l’application ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Recherche des extremums globaux

On considère la fonction \(f\) définie par ...

L3 Analyse de données Apprentissage automatique solution

Régression linéaire

On dispose d’observations \((x_1,y_1),\ldots,(x_n,y_n)\). On cherche les "meilleurs" coefficients ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Étude d'une fonction

Soit \(f \colon \mathbb{R}^2 \to \mathbb{R}\) une fonction définie par ...