Etude fine d'un point critique dégénéré

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ArtyB
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Etude fine d'un point critique dégénéré

par ArtyB » 09 Fév 2016, 03:21

Bonsoir,

Dans le cadre de l'étude des fonctions à deux variables, on peut dire que si le déterminant de la hessienne en un point critique donné est:
- >0 alors le point est un extremum et si la trace de la hessienne est positive c'est un minimum, si elle est négative c'est un maximum
- <0 alors c'est un point col (point selle), c'est un point critique qui n'est ni un maximum local, ni un minimum local
- =0 alors le point critique est dégénéré et on ne peut pas dire directement si c'est un extremum

Dans l'étude de la fonction f de R^2 sur R telle que:

On a le point P=(0,0) qui est un point critique et la Hessienne associée:
et
.
Et les valeurs propres de H(0,0) sont 8 et 0.
Donc le point critique P=(0,0) est dégénéré.
Comment prouver que ça n'est pas un extremum ? (question de l'énoncé)

Il faut procéder à une étude fine de la fonction, et (d'après mon cours) on peut s'intéresser au signe de
f(P+H)-f(P) où H=(h,k) voisin de P=(0,0)
seulement ici je ne vois pas bien l'intérêt car on a en fait:
f(0+h,0+k)-f(0,0)=f(h,k) puisque f(P)=0
et je suis un peu coincé, si quelqu'un a des idées ou des pistes pour m'aider s'il vous plaît



Doraki
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par Doraki » 09 Fév 2016, 03:57

Pour montrer que ce n'est pas un extremum tu dois simplement montrer que f prend des valeurs positives et négatives sur n'importe quel voisinage ouvert de P aussi petit soit-il.

A moins que tu sois super malchanceux, tu peux déjà prendre une suite Pn au hasard qui tend vers P (genre (1/n,0) ou (0,1/n) ou que sais-je), voir ce qui se passe à la limite, très probablement ça va rester positif ou négatif et tu auras déjà fait la moitié du boulot.

Kolis
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par Kolis » 09 Fév 2016, 08:31

Bonjour !
Si est la forme quadratique de matrice elle est le carré d'une unique forme linéaire, par exemple ( n'est autre que la droite isotrope unique : forme non nulle et dégénérée).

En posant tu te ramènes à l'étude de (il faudra diviser par ). Si a un extremum en , à l'aide d'un dessin tu verras qu'on peut conclure pour .

Robot

Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par Robot » 09 Fév 2016, 10:21

Ici on peut regarder ce qui se passe sur la droite d'une part, et sur la droite d'autre part.
(Le choix de s'impose, puisque ce choix annule la partie quadratique)

ArtyB
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par ArtyB » 09 Fév 2016, 12:02

Merci de vos réponses.

@Doraki
"Pour montrer que ce n'est pas un extremum tu dois simplement montrer que f prend des valeurs positives et négatives sur n'importe quel voisinage ouvert de P aussi petit soit-il." c'est ça le problème, je ne sais pas comment le montrer sur un voisinage "aussi petit soit il".
Je ne comprends pas le principe de la suite, à quoi sert elle ?

@Kolis
Ca me paraît assez compliqué ici. Que représentent et ici ?

@Robot
Et donc on regarde les valeurs de f en (y,y) et (-y,y) c'est ça ?

Doraki
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par Doraki » 09 Fév 2016, 13:19

La suite (ou la droite si tu écoutes robot) elle est là pour prendre un ensemble de points qui intersecte tout voisinage de P aussi petit soit-il, et qui est mille fois plus simple à étudier que f puisque tu n'as plus qu'une seule variable (n) alors que f est un truc horrible à 2 variables.

Dans la suite il y a une infinité de points.
Si tu en trouves une infinité où f est strictement positive, ça montre que P n'est pas un maximum local.
Si tu en trouves une infinité où f est strictement négative, ça montre que P n'est pas un minimum local.
Si par une chance extraordinaire tu as les deux en même temps t'as fini.

Donc si tu es assez fort en étude de fonctions d'une variable pour déterminer le signe de f d'une petite famille de points, tu es SUR ET CERTAIN, en restreignant f sur une suite au hasard (ou une droite au hasard ou une courbe au hasard), de régler et une fois pour toute AU MOINS la moitié du problème.

ArtyB
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par ArtyB » 09 Fév 2016, 13:47

Je crois que je comprends le concept, c'est malin ça !
Encore faut il être chanceux n'est-ce pas ?

Et aurais tu un exemple d'application que je puisse répliquer ici ? Je n'ai rien trouvé sur internet comme exemple.

Robot

Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par Robot » 09 Fév 2016, 14:34

Et si tu arrêtais de tourner autour du pot et t'attaquais pour de bon à la question ?

ArtyB
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par ArtyB » 09 Fév 2016, 14:49

Volontiers Robot mais je ne sais pas comment faire...
J'ai beau essayer plusieurs méthodes, dont celle qui consiste à trouver un point qui "tend" vers (0,0) et où f soit positive et un autre point tendant vers (0.0) où f soit positive:
f(x,x)<0 mais pour trouver un point où f(x_0,y_0)>0 je n'en trouve pas.

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Ben314
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par Ben314 » 09 Fév 2016, 15:32

Il me semble quand même, a ton niveau, ça serait pas con d'apprendre à "visualiser" ce que dit une formule.
Par exemple ça :

Tu visualise pas du premier coup d'œil un cas particulier (pour x et y) qui rend trivialement le truc <0 ?
Et à l'opposé, tu vois pas quel cas particulier (pour x et y) seraient les plus favorable pour éventuellement rendre le truc >0 (légèrement moins trivial que ça marche) ?
Qui n'entend qu'un son n'entend qu'une sonnerie. Signé : Sonfucius

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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par aymanemaysae » 09 Fév 2016, 17:06

Je crois que pour déterminer si le point (0,0) est un extremum global ou non, il suffit de savoir que f(0,0) = 0 ,
f(1,-1) = 6 et f(x,0) = - et par suite conclure.

Pour déterminer si le point (0,0) est un extremum local ou non, je crois que la démarche de M.Artyb qu'il a entamée puis délaissée dans son premier post est un chemin parmi d'autres: f((0,0)+(h,k)) = f((0,0)) = ....... (formule de Taylor à l'ordre 2) permet de déterminer le signe de f autour de (0,0).

J'espère que je ne mène personne en bateau.

Une fois encore, un grand Merci à M.Artyb qui me permet d'approfondir mes connaissances tout en lui laissant la pénible tâche d'initier et de mener le débat.

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zygomatique
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par zygomatique » 09 Fév 2016, 18:02

(1, -1) est aussi loin de (0, 0) que ne l'est (oo, 0) ....

f(x, x) = ... ?

donc f(x, x) ? 0 (< ou >)

f(x, - x) = .... = ... (factoriser)

donc il suffit de prendre |x| < ... pour que f(x, -x) ? 0 (< ou >)

...
Modifié en dernier par zygomatique le 09 Fév 2016, 20:20, modifié 1 fois.
Ce qui est affirmé sans preuve peut être nié sans preuve. EUCLIDE

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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par ArtyB » 09 Fév 2016, 20:06

@Ben314
J'avais vu le <0 tout de suite mais le >0 me paraît dur à visualiser et même à trouver tout cours non ?

@aymanemaysae
Pas de quoi, c'est un plaisir si mes questions et interrogations parfois (souvent ?) un peu idiotes peuvent en aider d'autres que moi.

@zygomatique
J'ai bien trouvé le f(x,x)<0
Et là avec tes indications f(x,-x)=(2-x)(2+x) donc f est positive si -2<x<2
Donc en dans un voisinage de (0,0) on a f(x,x) négative et f(x-x) positive, et ça ne peut pas être un extremum, right ?

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zygomatique
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par zygomatique » 09 Fév 2016, 20:20

oui ....

sauf que f(x, -x) ne fait pas ce que tu dis ....
Ce qui est affirmé sans preuve peut être nié sans preuve. EUCLIDE

Robot

Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par Robot » 09 Fév 2016, 20:22

f(x,-x)=(2-x)(2+x)


Pas tout à fait ...

ArtyB
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Re: Etude fine d'un point critique dégénéré

par ArtyB » 09 Fév 2016, 20:38

Mon dieu je recopie mal... désolé.
On a
Donc f s'annule en pour x={-2,0,2} et est positive sur [-2;2]
et on adopte le même raisonnement que celui évoqué plus haut

 

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