Fonctions de deux variables réelles

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Questions and Answers

Quelle est la formule utilisée pour calculer l'élasticité de f par rapport à y ?

  • ef /y (x0 , y0 ) = f (x0 , y0 ) / y0
  • ef /y (x0 , y0 ) = f(x0 , y0) / y0
  • ef /y (x0 , y0 ) = f (y0) / y0
  • ef /y (x0 , y0 ) = y0 × f (x0 , y0 ) (correct)

En quel point l'élasticité de f par rapport à y a-t-elle été calculée ?

  • (3, 2)
  • (2, 1) (correct)
  • (1, 2)
  • (0, 1)

Quelle est la valeur de $ef /y (2, 1)$ obtenue ?

  • 3
  • 2 (correct)
  • 1
  • 4

Quelle relation est vérifiée par la fonction f en raison de son homogénéité de degré -23 ?

<p>ef /x (2, 1) + ef /y (2, 1) = -2/3 (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur de $ef /x (2, 1)$ dans l'exercice ?

<p>-2/9 (C)</p> Signup and view all the answers

Quel type de fonction est f si elle est homogène de degré -23 ?

<p>Homogène (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle expression représente $fy′ (2, 1)$ dans l'exercice ?

<p>3.2 (C)</p> Signup and view all the answers

Comment est calculé $ef /y (2, 1)$ dans l'exercice ?

<p>$2 + 1 + 1$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le point critique de la fonction $f(x, y) = x^2 + y^2$ ?

<p>(0, 0) (C)</p> Signup and view all the answers

Pour la fonction $f(x, y) = x^3 + x^2 - xy + y^2 + 4$, quelle est la dérivée partielle première par rapport à $x$ ?

<p>$3x^2 + 2x - y$ (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la nature du point critique A(0, 0) pour la fonction $f(x, y)$ mentionnée ?

<p>Minimum (A)</p> Signup and view all the answers

Quels sont les points critiques trouvés pour la fonction $f(x, y) = x^3 + x^2 - xy + y^2 + 4$ ?

<p>(0, 0) et (-21, -14) (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle valeur est utilisée pour le calcul du discriminant $(rt - s^2)$ à A(0, 0) ?

<p>$4$ (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le signe du discriminant pour le point critique B(-21, -14) ?

<p>&lt; 0 (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'extrême potentiel de la fonction $f(x, y) = xy(x + y - 1)$ ?

<p>Un seul extrême (A)</p> Signup and view all the answers

Combien de points critiques admet la fonction $f(x, y) = x^4 - 2x^2 + y^3 - 6y^2 - 4$ ?

<p>Six (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la forme de définition de Df pour la fonction $f(x, y) = rac{1}{ ext{xy}}$?

<p>{(x, y) ∈ R² ; xy &gt; 0} (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'expression correcte pour la dérivée partielle $f_x'(x, y)$ de la fonction $f(x, y) = 2x^{2}y^{3} + 3y + 1$?

<p>$4xy^{3}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Comment peut-on exprimer la dérivée partielle $f_y'(x, y)$ de la fonction $f(x, y) = rac{1}{xy}$ ?

<p>$- rac{1}{y^{2}}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Pour quelles conditions Df est défini pour la fonction $f(x, y) = rac{1}{x + y}$ ?

<p>{(x, y) ∈ R² ; x + y ≠ 0} (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle propriété doit avoir une fonction $f$ pour qu'elle soit symétrique ?

<p>$f(x, y) = f(y, x)$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule correcte pour la dérivée partielle $f_y'(x, y)$ de la fonction $f(x, y) = ext{ln}(x^{2} + y^{2})$?

<p>$ rac{2y}{x^{2} + y^{2}}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'ensemble de définition Df pour la fonction $f(x, y) = x^4 + y^{-4}$?

<p>{(x, y) ∈ R² ; x ≥ 0 et y &gt; 0} (D)</p> Signup and view all the answers

Comment s'écrit la dérivée partielle $f_x'(x, y)$ pour la fonction $f(x, y) = e^{y}(x + y^2)$ ?

<p>$e^{y}(1 + 2y)$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur de $f_y'(3, 2)$ pour la fonction $f(x, y) = (x + y^2)e^{y}$ ?

<p>$2e^{2}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la forme de la matrice hessienne pour la fonction f(x, y, z) ?

<p> 2 2y 1  2y 2x 1  1 1 0 (B)</p> Signup and view all the answers

Comment calcule-t-on le déterminant de la matrice hessienne H ?

<p>En utilisant la règle de Sarrus pour les matrices 3x3. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le critère pour déterminer si (x0, y0, λ0) est un maximum de f ?

<p>Si H &gt; 0 alors c'est un maximum. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur de la dérivée partielle seconde fz′′2 ?

<p>0 (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est la valeur de H pour le point critique A(25, 50) ?

<p>4 (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la représentation correcte des éléments de la matrice hessienne H ?

<p>H =  L′′x2 L′′xy gx′  L′′xy L′′y2 gy′  gx′ gy′ 0 (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle assertion est correcte concernant les dérivées partielles secondes de f ?

<p>fx′′2 = 2 et fy′′2 = 2x (B)</p> Signup and view all the answers

Comment se comporte H lorsque H < 0 ?

<p>Cela indique un minimum local. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment est définie la surface représentative de f ?

<p>Sf = {M (x, y, z) ∈ R3 /z = f (x, y)} (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle forme a la fonction f définie par f(x, y) = x² + y² ?

<p>Une parabole (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat de f(x, y) = x² - y² lorsque x = 2 et y = 1 ?

<p>3 (A)</p> Signup and view all the answers

Pour la fonction f(x, y) = (x² + y²)e^{-(x² + y²)}, quelle est la nature de la surface représentative ?

<p>Elle est toujours positive et tend vers 0 à l'infini. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la nature de la fonction f(x, y) = ln(x + y - 1) dans le domaine de définition ?

<p>Elle est définie pour x + y &gt; 1. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle forme prend la surface représentative de la fonction f(x, y) = e^{-(x² + y²)} ?

<p>Paraboloïde (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la dérivée partielle de f(x, y) = x²y au sujet de y ?

<p>x² (A)</p> Signup and view all the answers

Comment est représentée la fonction f(x, y) = x⁴ - 4x²y² + y⁴ ?

<p>Comme une surface de forme variable dépendant des valeurs de x et y. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le comportement de la fonction f(x, y) = e^{-(x² + y²)} à l'infini ?

<p>Elle tend vers 0. (B)</p> Signup and view all the answers

Pour la fonction f(x, y) = x² + y², quelle est la nature de son minimum local ?

<p>C'est un minimum global à l'origine. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle condition est nécessaire pour que les dérivées partielles secondes d'une fonction de deux variables soient égales ?

<p>Les dérivées partielles secondes doivent être continues (D)</p> Signup and view all the answers

Pour la fonction $f(x, y) = 2x^2y^2 + y^3 + 1$, quelle est la forme de la dérivée partielle par rapport à $y$ ?

<p>$4x^2y + 3y^2$ (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le domaine de définition de la fonction $g(x, y) = ext{ln}(x + y)$ ?

<p>${(x, y) ∈ R^2 / x + y &gt; 0}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Pour quelle fonction les dérivées partielles secondes $g_{xy}$ et $g_{yx}$ sont-elles négatives ?

<p>$g(x, y) = ext{ln}(x + y)$ (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la forme de la dérivée partielle de $h(x, y) = xe^{xy}$ par rapport à $x$ ?

<p>$(1 + 2x^2y)e^{xy}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Pour la fonction $k(x, y) = rac{xy^2}{ ext{sqrt{y}}}$, quelle est la forme de la dérivée partielle par rapport à $y$ ?

<p>$ rac{12xy - 2}{2 ext{sqrt{y}}}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est correcte concernant les formes des dérivées partielles secondes d'une fonction homogène ?

<p>Elles doivent être continues (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la conséquence de la condition $g_{xy} = g_{yx}$ pour une fonction de deux variables ?

<p>Les dérivées doivent être continues (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat de la dérivée partielle seconde de $k(x, y)$ par rapport à $x$ et $y$ ?

<p>$12y - 2$ (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la forme de la dérivée partielle seconde de $h(x, y)$ par rapport à $y$ ?

<p>$x^5 e^{xy}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Pour la fonction $f(x, y) = 2x^2y^2 + y^3 + 1$, quel est le domaine de définition ?

<p>Tous les réels (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur de $f_{xy}$ pour la fonction $f(x, y) = 2x^2 y^2 + y^3 + 1$ ?

<p>$4x^2 + 6y$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le produit des dérivées partielles premières $k_x$ et $k_y$ pour la fonction $k(x, y)$ ?

<p>$ rac{12xy - 2}{y^2}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Surface représentative de f(x, y)

L'ensemble des points (x, y, z) de l'espace à trois dimensions où z est égal à la valeur de la fonction f(x, y). En d'autres termes, c'est la représentation graphique de la fonction f(x, y) en trois dimensions.

Pourquoi utiliser une surface représentative?

Elle permet de visualiser la fonction en 3D et de comprendre comment elle varie en fonction de x et y.

Dérivée partielle de f(x, y) par rapport à x

La dérivée partielle de f(x, y) par rapport à x est le taux de variation de f(x, y) lorsque x varie et y est constant.

Dérivée partielle de f(x, y) par rapport à y

La dérivée partielle de f(x, y) par rapport à y est le taux de variation de f(x, y) lorsque y varie et x est constant.

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Notation de la dérivée partielle par rapport à x

Elle est représentée par ∂f/∂x ou fx.

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Notation de la dérivée partielle par rapport à y

Elle est représentée par ∂f/∂y ou fy.

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Calcul de la dérivée partielle par rapport à x

Elle correspond à la dérivée de f(x, y) par rapport à x, en considérant y comme une constante.

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Calcul de la dérivée partielle par rapport à y

Elle correspond à la dérivée de f(x, y) par rapport à y, en considérant x comme une constante.

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Utilité des dérivées partielles

Elles permettent de déterminer le taux de variation de la fonction en fonction de chaque variable indépendamment.

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Dérivées partielles premières

Ce sont les dérivées partielles premières de f(x, y).

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Domaine de définition (Df)

L'ensemble des points (x, y) où la fonction f est définie.

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Dérivée partielle de f par rapport à x (fx')

La dérivée partielle de f par rapport à x, où y est traité comme une constante.

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Dérivée partielle de f par rapport à y (fy')

La dérivée partielle de f par rapport à y, où x est traité comme une constante.

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Fonction symétrique

Une fonction est symétrique si f(x, y) = f(y, x) pour tous x et y dans son domaine.

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Dérivée partielle de f par rapport à x (fx') quand f = g(x) * h(y)

La dérivée partielle de f par rapport à x lorsque f est donnée sous la forme f(x, y) = g(x) * h(y), où g et h sont des fonctions.

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Dérivée partielle de f par rapport à y (fy') quand f = g(x) * h(y)

La dérivée partielle de f par rapport à y lorsque f est donnée sous la forme f(x, y) = g(x) * h(y), où g et h sont des fonctions.

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Règle du produit de dérivée (f.g)'

La règle de dérivée pour le produit de deux fonctions.

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Dérivée partielle de f par rapport à x (fx') quand f = g(x) + h(y)

La dérivée partielle de f par rapport à x lorsque f est donnée sous la forme f(x, y) = g(x) + h(y), où g et h sont des fonctions.

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Dérivée partielle de f par rapport à y (fy') quand f = g(x) + h(y)

La dérivée partielle de f par rapport à y lorsque f est donnée sous la forme f(x, y) = g(x) + h(y), où g et h sont des fonctions.

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Dérivée partielle de f par rapport à x (fx') quand f = k * g(x)

La dérivée partielle de f par rapport à x lorsque f(x, y) = k * g(x), où k est une constante et g est une fonction.

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Élasticité de f par rapport à y

L'élasticité d'une fonction f par rapport à une variable y au point (x0, y0) mesure la sensibilité de f à une variation de y à ce point. Elle est définie comme le rapport entre la variation relative de f et la variation relative de y.

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Élasticité de f par rapport à y au point (2, 1)

L'élasticité de f par rapport à y au point (2, 1) est calculée en utilisant la formule de l'élasticité, en utilisant les valeurs de f(2, 1) et fy'(2, 1) données.

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Élasticité de f par rapport à x au point (2, 1)

L'élasticité de f par rapport à x au point (2, 1) est obtenue en utilisant la relation d'Euler pour les fonctions homogènes, où l'élasticité de f par rapport à x et y est liée au degré d'homogénéité.

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Théorème de Schwarz

Si une fonction à deux variables réelles admet des dérivées partielles secondes continues, alors la dérivée partielle croisée est symétrique.

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Dérivée partielle par rapport à x

La derivée partielle de f par rapport à x est calculée en faisant varier x et en gardant y constant.

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Dérivée partielle par rapport à y

La derivée partielle de f par rapport à y est calculée en faisant varier y et en gardant x constant.

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Dérivée seconde partielle par rapport à x

La dérivée seconde partielle de f par rapport à x est calculée en dérivant la dérivée partielle de f par rapport à x.

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Dérivée seconde partielle par rapport à y

La dérivée seconde partielle de f par rapport à y est calculée en dérivant la dérivée partielle de f par rapport à y.

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Dérivée seconde partielle croisée

La dérivée seconde partielle de f par rapport à x et y (et à y et x) est calculée en dérivant d'abord f par rapport à x et ensuite par rapport à y (ou vice versa).

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Domaine d'une fonction

L'ensemble des points où une fonction est définie.

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Domaine de f(x,y)=2x²y²+y³+1

Le domaine de la fonction f(x,y)=2x²y²+y³+1 est l'ensemble des couples (x,y) de R².

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Domaine de g(x,y)=ln(x+y)

Le domaine de la fonction g(x,y)=ln(x+y) est l'ensemble des couples (x,y) de R² tels que x+y>0.

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Dérivée partielle première de h(x,y)=x.e^(2y) par rapport à x

La dérivée partielle première de h(x,y)=x.e^(2y) par rapport à x est (1+2x²y).e^(2y).

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Dérivée partielle première de h(x,y)=x.e^(2y) par rapport à y

La dérivée partielle première de h(x,y)=x.e^(2y) par rapport à y est x³.e^(2y).

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Dérivée seconde partielle de h(x,y)=x.e^(2y) par rapport à x

La dérivée seconde partielle de h(x,y)=x.e^(2y) par rapport à x est (6xy+4x³y²).e^(2y).

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Dérivée seconde partielle croisée de h(x,y)=x.e^(2y)

La dérivée seconde partielle croisée de h(x,y)=x.e^(2y) est (3x²+2x⁴y).e^(2y).

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Dérivée partielle première de k(x,y)=√(xy) par rapport à x

La dérivée partielle première de k(x,y)=√(xy) par rapport à x est (√y)/2.

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Domaine de k(x,y)=√(xy)

Le domaine de la fonction k(x,y)=√(xy) est R×R⁺.

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Point critique

Un point critique est un point (x, y) où les dérivées partielles premières de f(x, y) sont toutes nulles.

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Minimum local

Une fonction f a un minimum local au point (x, y) si f(x, y) est inférieur ou égal à f(x', y') pour tous les points (x', y') suffisamment proches de (x, y).

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Maximum local

Une fonction f a un maximum local au point (x, y) si f(x, y) est supérieur ou égal à f(x', y') pour tous les points (x', y') suffisamment proches de (x, y).

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Point selle

Un point selle est un point critique où la fonction f n'est ni un minimum ni un maximum local - la fonction a une forme de selle.

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Test de la dérivée seconde pour les fonctions à deux variables

Le test de la dérivée seconde permet de déterminer la nature d'un point critique: Minimum local, maximum local ou point selle.

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Déterminant hessien rts

Le déterminant hessien (rt - s²) en un point critique permet de déterminer la nature de ce point. Si (rt - s²) > 0 et r > 0, alors le point est un minimum. Si (rt - s²) > 0 et r < 0, alors le point est un maximum. Si (rt - s²) < 0, alors le point est un point selle.

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Maximum global

Une fonction f(x, y) admet un maximum global en un point (x0, y0) si f(x0, y0) est supérieur ou égal à la valeur de la fonction pour tout point (x, y) dans son domaine.

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Minimum global

Une fonction f(x, y) admet un minimum global en un point (x0, y0) si f(x0, y0) est inférieur ou égal à la valeur de la fonction pour tout point (x, y) dans son domaine.

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Dérivée partielle seconde croisée fxy’’

La dérivée partielle seconde de f(x, y, z) par rapport à x, puis à y. On la note fxy'’.

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Matrice hessienne

La matrice hessienne d'une fonction f(x, y, z) contient les dérivées partielles secondes de f.

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Hessien H de f

Le déterminant de la matrice hessienne.

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H > 0 au point critique : Maximum local

Si le hessien H est positif au point critique (x0, y0, λ0), alors ce point est un maximum local de f sous la contrainte g(x, y) = 0.

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H < 0 au point critique : Minimum local

Si le hessien H est négatif au point critique (x0, y0, λ0), alors ce point est un minimum local de f sous la contrainte g(x, y) = 0.

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Méthode de Lagrange

La méthode de Lagrange permet de trouver les extrema d'une fonction à plusieurs variables sous une contrainte.

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Fonction de Lagrange

La fonction de Lagrange est une fonction qui combine la fonction à optimiser et la contrainte.

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Point critique de Lagrange

Un point critique de la fonction de Lagrange correspond à un point candidat pour un extremum de la fonction originale sous la contrainte.

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Study Notes

Fonctions de deux variables réelles

  • Définition 1: Une fonction numérique à deux variables réelles est une application qui associe à chaque couple de nombres réels (x, y) un nombre réel f(x, y). Son ensemble de définition est l'ensemble des couples (x, y) pour lesquels la fonction est définie. La surface représentative de f est l'ensemble des points (x, y, z) dans l'espace tels que z = f(x, y).

  • Exemple 1: Une fonction exemple est f(x, y) = x² + y². Son domaine est R².

  • Exercice 1: Déterminer les domaines de définition de fonctions spécifiques est demandé. Exemples:

    • f₁(x, y) = xy / √(x-1) avec Df₁ = {(x, y) ∈ R² / x > 1}
    • f₂(x, y) = ln(x + y - 1) avec Df₂ = {(x, y) ∈ R² / x + y - 1 > 0} ou y > 1 - x
    • f₃(x, y) = (x² + y² - 4)^1/2 avec Df₃ = {(x, y) ∈ R² / x² + y² ≥ 4}
    • f₄(x, y) = √(x² - y²) avec Df₄ = {(x, y) ∈ R² / x² ≥ y²} ou x ≥ y ou x ≤ -y.

Dérivées partielles premières

  • Définition 3: La dérivée partielle première de f par rapport à x, notée ∂f/∂x, est la limite du taux de variation de f par rapport à x lorsque y est constant. La dérivée partielle de f par rapport à y, notée ∂f/∂y, est la limite du taux de variation lorsque x est constant.

  • Exemple 4: Pour f(x, y) = x² + 3xy³ + 2y, ∂f/∂x = 2x + 3y³ et ∂f/∂y = 9xy² + 2.

  • Exercice 2: Calculer les dérivées partielles premières de fonctions est demandé comme dans le cas de f(x,y) = 2x²y³ + 3y + 1

Dérivées partielles secondes

  • Définition 6: Les dérivées partielles secondes sont les dérivées partielles des dérivées partielles premières. On a les dérivées partielles secondes ∂²ƒ/∂x² , ∂²ƒ/∂y² et ∂²ƒ/∂x∂y. La notation ∂²ƒ/∂x∂y est l'usage de la dérivée partielle mixte.

  • Théorème 1: Pour des fonctions avec dérivées secondes continues, on a ∂²ƒ/∂x∂y = ∂²ƒ/∂y∂x.

Extrema liés

  • Définition 10: Un minimum local (ou maximum) d'une fonction de 2 variables est un point où la fonction est inférieure (ou supérieure) à toutes les valeurs voisines.

  • Théorème 2: Si une fonction f admet un extremum en (x₀, y₀) et ses dérivées partielles premières existent, alors ∂f/∂x(x₀, y₀) = 0 et ∂f/∂y(x₀, y₀) = 0.

  • Théorème 3: Conditions suffisantes pour qu'un point critique soit un extremum. On examine la nature des extrema en utilisant le déterminant de la hessienne et la dérivée seconde.

  • Exemple 10,  11,  13: Des exemples et exercices sont donnés pour trouver les extrema liés en résolvant un système d'équations. Le multiplicateur de Lagrange est utilisé pour trouver des extrema sous une contrainte.

Autres Définitions et concepts

  • Homogénéité: Une fonction f(x, y) est homogène de degré n si f(tx, ty) = tⁿf(x, y) pour tout t > 0.

  • Élasticité: L'élasticité mesure la sensibilité d'une variable à une autre, notamment la sensibilité de f à x ou y.

  • Relation d'Euler: Une relation qui est vérifiée pour les fonctions homogènes.

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