Flashcards : Calcul différentiel et EDP — 82 cartes

Toutes les cartes

1Question

Qu'est-ce qu'une fonction scalaire à deux variables ?

Réponse

C'est une application de R2\mathbb{R}^2 dans R\mathbb{R}.

2Question

Quels champs vectoriels en électromagnétisme sont des applications de R3\mathbb{R}^3 dans R3\mathbb{R}^3 ?

Réponse

Les champs vectoriels E\mathbf{E} et B\mathbf{B}.

3Question

Que généralise le cours aux espaces vectoriels normés ?

Réponse

Les notions de topologie, convergence, limite, continuité, dérivées partielles, différentiabilité, classe CkC^k et développement de Taylor.

4Question

Qu'est-ce qu'une équation aux dérivées partielles ?

Réponse

Une équation fonctionnelle dont l'inconnue est une fonction de Rn\mathbb{R}^n dans Rp\mathbb{R}^p.

5Question

Quelle est la forme de l'équation de Gauss en électromagnétisme ?

Réponse

div E=∂Ex∂x+∂Ey∂y+∂Ez∂z=ρε0\mathrm{div}\,\mathbf{E} = \frac{\partial E_x}{\partial x} + \frac{\partial E_y}{\partial y} + \frac{\partial E_z}{\partial z} = \frac{\rho}{\varepsilon_0}.

6Question

Sur quelle fonction porte l'équation de Gauss ?

Réponse

Sur une fonction de R3\mathbb{R}^3 dans R3\mathbb{R}^3.

7Question

Qu'est-ce qu'une norme sur un espace vectoriel E ?

Réponse

Une application de E dans R vérifiant séparation, homogénéité absolue et inégalité triangulaire.

8Question

Quelle est la formule de la norme ∥x∥1\|x\|_1 sur Rn\mathbb{R}^n ?

Réponse

∥x∥1=∑i=1n∣xi∣\|x\|_1=\sum_{i=1}^n |x_i|.

9Question

Quelle est la formule de la norme ∥x∥2\|x\|_2 sur Rn\mathbb{R}^n ?

Réponse

∥x∥2=∑i=1nxi2\|x\|_2=\sqrt{\sum_{i=1}^n x_i^2}.

10Question

Quelle est la formule de la norme ∥x∥∞\|x\|_\infty sur Rn\mathbb{R}^n ?

Réponse

∥x∥∞=max⁡1≤i≤n∣xi∣\|x\|_\infty=\max_{1\leq i\leq n} |x_i|.

11Question

Que signifie que toutes les normes sont équivalentes en dimension finie ?

Réponse

Il existe α,β>0\alpha,\beta>0 tels que α∥x∥a≤∥x∥b≤β∥x∥a\alpha\|x\|_a\leq\|x\|_b\leq\beta\|x\|_a pour tout xx.

12Question

Qu'est-ce qu'une distance sur un ensemble X ?

Réponse

Une application de X×XX\times X dans R+\mathbb{R}^+ vérifiant séparation, symétrie et inégalité triangulaire.

13Question

Comment est définie la distance associée à une norme sur E ?

Réponse

Par d(X,Y)=∥X−Y∥d(X,Y)=\|X-Y\|.

14Question

Qu'est-ce que la distance discrète d0d_0 sur un ensemble ?

Réponse

Une distance valant 0 si X=YX=Y et 1 sinon, non associée à une norme.

15Question

Quelle est la définition d'une boule ouverte dans un espace normé ?

Réponse

C'est l'ensemble des points x tels que ∥x−a∥<r\|x-a\|<r.

16Question

Qu'impose la définition d'un voisinage d'un point a ?

Réponse

Il contient une boule ouverte centrée en a.

17Question

Que ne dépend pas de la norme dans un espace vectoriel normé de dimension finie ?

Réponse

La notion de voisinage et d'ouvert.

18Question

Quand une partie U est-elle dite ouverte dans un espace normé ?

Réponse

Si pour tout x dans U, une boule centrée en x est contenue dans U.

19Question

Quand une partie F est-elle fermée dans un espace normé ?

Réponse

Si son complémentaire est un ouvert.

20Question

Qu'est-ce que l'intérieur d'une partie A ?

Réponse

L'ensemble des points x avec une boule centrée en x contenue dans A.

21Question

Comment se définit l'adhérence d'une partie A ?

Réponse

C'est l'ensemble des points dont tout voisinage rencontre A.

22Question

Comment s'exprime la frontière d'une partie A ?

Réponse

C'est ∂A=A‾∖A˚\partial A=\overline{A}\setminus\mathring{A}.

23Question

Quelle égalité vérifie l’adhérence de l’union de deux ensembles A et B ?

Réponse

A∪B‾=A‾∪B‾\overline{A\cup B}=\overline A\cup\overline B

24Question

Quelle inclusion vérifie l’adhérence de l’intersection de deux ensembles A et B ?

Réponse

A∩B‾⊂A‾∩B‾\overline{A\cap B}\subset\overline A\cap\overline B

25Question

Quelle égalité vérifient les intérieurs de l’intersection de deux ensembles A et B ?

Réponse

A∩B˚=A˚∩B˚\mathring{A\cap B}=\mathring A\cap\mathring B

26Question

Quelle inclusion peut être stricte concernant l’union des intérieurs de deux ensembles A et B ?

Réponse

A˚∪B˚⊂A∪B˚\mathring A\cup\mathring B\subset\mathring{A\cup B}

27Question

Comment se définit la frontière d’un ensemble A ?

Réponse

∂A=A‾∖A˚\partial A=\overline A\setminus\mathring A

28Question

Quelle est la frontière d’une boule fermée B‾(a,r)\overline B(a,r) ?

Réponse

La sphère S(a,r)S(a,r)

29Question

Quelles conditions faut-il vérifier pour montrer que B est l’adhérence de A ?

Réponse

B est fermé, A est inclus dans B, et tout point de B∖AB\setminus A est approché par A dans toute boule centrée en ce point.

30Question

Qu'est-ce qu'une suite d'éléments dans un espace vectoriel normé E ?

Réponse

C'est une application de ℕ dans E, notée (xn)n∈N(x_n)_{n\in\mathbb N}.

31Question

Qu'impose la définition d'une suite bornée dans un espace vectoriel normé ?

Réponse

Il existe M>0 tel que ∥xn∥≤M\|x_n\|\le M pour tout n.

32Question

Quelle est la condition de convergence d'une suite (xn)(x_n) vers l dans un EVN ?

Réponse

Pour tout ε>0, il existe N tel que n≥N implique ∥xn−l∥<ε\|x_n-l\|<ε.

33Question

Que signifie que xnx_n appartient éventuellement à toute boule autour de l ?

Réponse

Cela équivaut à la convergence de (xn)(x_n) vers l.

34Question

Quelle propriété a une suite convergente dans un espace vectoriel normé ?

Réponse

Elle possède une limite unique.

35Question

Que peut-on dire de la norme si xn→lx_n\to l dans un EVN ?

Réponse

Alors ∥xn∥→∥l∥\|x_n\|\to \|l\|.

36Question

La convergence des normes suffit-elle à assurer la convergence de la suite ?

Réponse

Non, comme le montre la suite xn=(−1)nx_n=(-1)^n.

37Question

Qu'est-ce qu'une valeur d'adhérence d'une suite ?

Réponse

C'est un point a vers lequel une suite extraite converge.

38Question

Quelle est la condition pour qu'une application f admette la limite l en a ?

Réponse

Pour tout ε>0, il existe η>0 tel que si ∥x−a∥E<η\|x-a\|_E<η, alors ∥f(x)−l∥F<ε\|f(x)-l\|_F<ε.

39Question

La limite d'une fonction en un point est-elle unique ?

Réponse

Oui, la limite est unique lorsqu'elle existe.

40Question

Que montrent les limites selon θ=π/4 et θ=−π/4 pour f(x,y)=xyx2+y2f(x,y)=\frac{xy}{x^2+y^2} en (0,0) ?

Réponse

Elles donnent des limites différentes, 1/2 et −1/2 respectivement.

41Question

Qu'implique la différence des limites selon deux chemins pour f(x,y)=xyx2+y2f(x,y)=\frac{xy}{x^2+y^2} en (0,0) ?

Réponse

Cela signifie que f n'a pas de limite en (0,0).

42Question

Que change le remplacement des normes par des normes équivalentes sur la limite ?

Réponse

Cela ne change ni l'existence ni la valeur de la limite.

43Question

Quand une application f est-elle continue en un point a ?

Réponse

Si elle admet une limite en a égale à f(a).

44Question

Quand une application f est-elle continue sur un ensemble A ?

Réponse

Si elle est continue en tout point de A.

45Question

Quelle condition caractérise la limite d'une fonction via les suites ?

Réponse

f admet la limite l en a si toute suite (xn)(x_n) convergeant vers a a (f(xn))(f(x_n)) convergeant vers l.

46Question

Quelle est la définition de la dérivée partielle première de f en a ?

Réponse

C'est la limite ∂f∂xj(a)=lim⁡t→0f(a+tej)−f(a)t\frac{\partial f}{\partial x_j}(a)=\lim_{t\to0}\frac{f(a+te_j)-f(a)}{t} quand elle existe.

47Question

Quelles sont les dérivées partielles de f(x,y)=3x2+xy−2y2f(x,y)=3x^2+xy-2y^2 ?

Réponse

On a ∂f∂x=6x+y\frac{\partial f}{\partial x}=6x+y et ∂f∂y=x−4y\frac{\partial f}{\partial y}=x-4y.

48Question

L'existence de toutes les dérivées partielles en un point garantit-elle la continuité ?

Réponse

Non, elle n'implique pas la continuité en ce point.

49Question

Quand une fonction f est-elle différentiable en un point a ?

Réponse

Si une application linéaire l et une fonction ε\varepsilon tendant vers 0 existent telles que f(a+h)=f(a)+l(h)+∥h∥ε(h)f(a+h)=f(a)+l(h)+\|h\|\varepsilon(h).

50Question

Qu'est-ce que la différentielle d'une fonction différentiable en a ?

Réponse

C'est l'unique application linéaire fournissant son approximation d'ordre 1 en a.

51Question

Quelle propriété lie différentiabilité et continuité en un point ?

Réponse

Toute application différentiable en un point est continue en ce point.

52Question

Quelle formule donne la différentielle d'une fonction différentiable de Rp\mathbb{R}^p ?

Réponse

Daf(h)=∑j=1phj∂f∂xj(a).D_af(h)=\sum_{j=1}^{p}h_j\frac{\partial f}{\partial x_j}(a).

53Question

Qu'impose la différentiabilité d'une fonction en un point sur sa continuité ?

Réponse

Elle impose la continuité en ce point.

54Question

Quelles propriétés ont les dérivées partielles d'une fonction de classe C1 sur un ouvert ?

Réponse

Elles sont définies et continues en tout point de l'ouvert.

55Question

Quelle classe de régularité possède toute application linéaire de Rp\mathbb{R}^p dans un espace vectoriel normé ?

Réponse

Elle est de classe C1 sur Rp\mathbb{R}^p.

56Question

Quelles propriétés possède une fonction de classe C1 sur un ouvert U ?

Réponse

Elle est différentiable et continue sur U.

57Question

La fonction f(x,y)=(x2+y2)sin⁡(1x2+y2)f(x,y)=(x^2+y^2)\sin\left(\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}}\right) pour (x,y)≠(0,0)(x,y)\neq(0,0) et f(0,0)=0f(0,0)=0 est-elle continue et différentiable en (0,0)(0,0) ?

Réponse

Oui, elle est continue et différentiable en (0,0)(0,0).

58Question

Pourquoi la fonction f(x,y)=(x2+y2)sin⁡(1x2+y2)f(x,y)=(x^2+y^2)\sin\left(\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}}\right) n'est-elle pas de classe C1 ?

Réponse

Sa dérivée partielle par rapport à x n'est pas continue en (0,0)(0,0).

59Question

Quelle est la formule de la dérivée de g(t)=f(u_1(t),...,u_n(t)) ?

Réponse

g′(t)=∑i=1nui′(t)∂f∂xi∣(u1(t),...,un(t))g'(t)=\sum_{i=1}^{n}u_i'(t)\frac{\partial f}{\partial x_i}\bigg|_{(u_1(t),...,u_n(t))} lorsque f et les u_i sont de classe C1.

60Question

Comment s'exprime la dérivée de f(u(t),v(t)) ?

Réponse

ddtf(u(t),v(t))=u′(t)∂f∂x+v′(t)∂f∂y\frac{d}{dt}f(u(t),v(t))=u'(t)\frac{\partial f}{\partial x}+v'(t)\frac{\partial f}{\partial y} avec les dérivées partielles évaluées en (u(t),v(t)).

61Question

Quelle est la formule pour ∂h∂u\frac{\partial h}{\partial u} si h(u,v)=f(g1(u,v),g2(u,v))h(u,v)=f(g_1(u,v),g_2(u,v)) ?

Réponse

∂h∂u=∂f∂x∂g1∂u+∂f∂y∂g2∂u\frac{\partial h}{\partial u}=\frac{\partial f}{\partial x}\frac{\partial g_1}{\partial u}+\frac{\partial f}{\partial y}\frac{\partial g_2}{\partial u}.

62Question

Qu'est-ce que la matrice de Jacobi de f en a ?

Réponse

C'est la matrice à n lignes et p colonnes avec coefficients ∂fi∂xj(a)\frac{\partial f_i}{\partial x_j}(a).

63Question

Comment se définit le gradient d'une fonction réelle f en a ?

Réponse

C'est le vecteur des dérivées partielles premières de f en a, noté ∇af=(∂f∂x1(a),...,∂f∂xp(a))T\nabla_a f=\left(\frac{\partial f}{\partial x_1}(a),...,\frac{\partial f}{\partial x_p}(a)\right)^T.

64Question

Quelle relation lie la différentielle de f en a à son gradient ?

Réponse

Pour f différentiable, Daf(h)=∇af⋅hD_af(h)=\nabla_a f\cdot h.

65Question

Quelle propriété géométrique caractérise le gradient d'une fonction réelle ?

Réponse

Le gradient est perpendiculaire aux directions où f est constante.

66Question

Que mesure la norme du gradient d'une fonction réelle ?

Réponse

Elle mesure l'intensité de la variation maximale de la fonction.

67Question

Qu'est-ce qu'une EDP du premier ordre ?

Réponse

Une équation aux dérivées partielles reliant une fonction à ses dérivées partielles d'ordre au plus 1.

68Question

Quelle est la forme générale des solutions C1 de ∂f∂x=g(x,y)\frac{\partial f}{\partial x}=g(x,y) ?

Réponse

f(x,y)=K(y)+∫g(x,y) dxf(x,y)=K(y)+\int g(x,y)\,dx avec K fonction C1 de y.

69Question

Qu'est-ce qu'un C1-difféomorphisme entre U et V ?

Réponse

Une application C1 bijective dont l'inverse est aussi C1 sur V.

70Question

Quelle condition suffit pour qu'une application C1 bijective soit un C1-difféomorphisme ?

Réponse

Sa différentielle est linéaire bijective en tout point.

71Question

Que garantit un jacobien non nul de φ en a ?

Réponse

La différentielle D_aφ est inversible en a.

72Question

Quelle est la première étape pour résoudre une EDP du premier ordre par changement de variables ?

Réponse

Choisir un C1-difféomorphisme.

73Question

Que fait-on après avoir introduit la fonction dans les nouvelles variables lors d'un changement de variables ?

Réponse

On transforme les dérivées par la règle de chaîne.

74Question

Quelle est la dernière étape dans la résolution d'une EDP du premier ordre par changement de variables ?

Réponse

Revenir aux variables initiales après avoir résolu l'EDP obtenue.

75Question

Comment obtient-on une dérivée partielle k-ième ?

Réponse

En dérivant successivement une dérivée partielle d’ordre k−1 par une nouvelle variable.

76Question

Quand une fonction est-elle de classe Ck sur un ouvert U ?

Réponse

Lorsque toutes ses dérivées partielles d’ordre k existent et sont continues sur U.

77Question

Qu'est-ce qu'une fonction de classe C∞ ?

Réponse

Une fonction qui est de classe Ck pour tout entier naturel k.

78Question

Que garantit la classe Ck d'une fonction concernant ses dérivées partielles ?

Réponse

Toutes ses dérivées partielles d’ordre inférieur ou égal à k sont définies et continues.

79Question

Que dit le théorème de Schwarz sur les dérivées secondes croisées ?

Réponse

Elles sont égales si elles sont définies et continues en un point.

80Question

Quelle est la forme générale des solutions C2 de ∂2f∂x2=0\frac{\partial^2 f}{\partial x^2}=0 ?

Réponse

f(x,y)=xG(y)+H(y)f(x,y)=xG(y)+H(y) où G et H sont C2.

81Question

Quelle équation est résolue par f(x,t)=h(x−ct)+k(x+ct)f(x,t)=h(x-ct)+k(x+ct) avec h et k C2 ?

Réponse

∂2f∂x2−1c2∂2f∂t2=0\frac{\partial^2 f}{\partial x^2}-\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2 f}{\partial t^2}=0.

82Question

Quels changements de variables sont utilisés pour résoudre ∂2f∂x2−1c2∂2f∂t2=0\frac{\partial^2 f}{\partial x^2}-\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2 f}{\partial t^2}=0 ?

Réponse

X=x+ctX=x+ct et Y=x−ctY=x-ct.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 53 questions sur Calcul différentiel et EDP.

1. Comment se définit une fonction scalaire à deux variables comme l’énergie interne U(T,P)U(T,P) ?

2. Quelles notions l’analyse généralise-t-elle aux espaces vectoriels normés ?

Faire le QCM →

Consultez la fiche

Révisez le cours complet dans la fiche de révision de Calcul différentiel et EDP.

Voir la fiche →

Cours similaires

Crée tes propres flashcards

Importe ton cours et l'IA génère des flashcards en 30 secondes.

Générateur de flashcards