Flashcards : Calcul multivariable et matriciel — 80 cartes

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1Question

Qu'est-ce que le domaine de définition d'une fonction f ?

Réponse

L'ensemble des réels pour lesquels f(x) existe.

2Question

Qu'appelle-t-on l'image d'une fonction f ?

Réponse

L'ensemble de toutes les valeurs possibles de f(x).

3Question

Quand une application de E dans F est-elle bijective ?

Réponse

Quand tout élément de F admet un antécédent unique dans E.

4Question

Quelle propriété caractérise une fonction paire ?

Réponse

Elle vérifie f(-x) = f(x).

5Question

Quelle propriété caractérise une fonction impaire ?

Réponse

Elle vérifie f(-x) = -f(x).

6Question

Qu'est-ce que la limite L d'une fonction f au voisinage de a ?

Réponse

f(x) se rapproche de L quand x se rapproche de a dans le domaine.

7Question

Que dit le théorème des gendarmes sur la limite de f ?

Réponse

Si h(x) ≤ f(x) ≤ g(x) près de a et h,g ont limite L, alors f a limite L.

8Question

Quelles sont les formes indéterminées citées ?

Réponse

00\frac{0}{0}, \frac{\infty}{\infty}, 0×0\times\infty, 11^\infty, ++\infty-\infty.

9Question

Qu'impose la continuité d'une fonction f en un point a ?

Réponse

La limite de f en a est égale à f(a) et finie.

10Question

Sur quel ensemble une fonction polynôme est-elle continue ?

Réponse

Sur l'ensemble des réels.

11Question

Sur quel domaine une fonction rationnelle est-elle continue ?

Réponse

Sur son domaine de définition.

12Question

Que garantit la continuité de f sur [a;b] si f(a)f(b)<0 ?

Réponse

L'équation f(x)=0 admet au moins une solution dans ]a;b[.

13Question

Qu'est-ce qu'une fonction dérivable en un point x₀ ?

Réponse

La limite du taux d'accroissement existe et est finie en x₀.

14Question

Quelle est la formule de la dérivée de f en x₀ ?

Réponse

f(x0)=limh0f(x0+h)f(x0)hf'(x_0)=\lim_{h\to0}\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h}.

15Question

Quand une fonction dérivable sur [a;b] est-elle croissante ?

Réponse

Lorsque sa dérivée est positive ou nulle partout.

16Question

Quand une fonction dérivable sur [a;b] est-elle décroissante ?

Réponse

Lorsque sa dérivée est négative ou nulle partout.

17Question

Quelle est la formule de Taylor à l’ordre n pour f(x) autour de x₀ ?

Réponse

f(x)=f(x0)+(xx0)f(x0)++(xx0)nn!f(n)(x0)+o((xx0)n)f(x)=f(x_0)+(x-x_0)f'(x_0)+\cdots+\frac{(x-x_0)^n}{n!}f^{(n)}(x_0)+o((x-x_0)^n)

18Question

Que signifie la notation y(x)=o((x-x₀)^n) en Landau ?

Réponse

limxx0y(x)(xx0)n=0\lim_{x\to x_0}\frac{y(x)}{(x-x_0)^n}=0

19Question

Quel est le développement limité de l’exponentielle au voisinage de zéro ?

Réponse

ex=1+x+x22!++xnn!+o(xn)e^x=1+x+\frac{x^2}{2!}+\cdots+\frac{x^n}{n!}+o(x^n)

20Question

Qu'est-ce que l'intégrale définie de f sur [a₁;a₂] ?

Réponse

La limite d'une somme de Riemann quand les subdivisions tendent vers zéro.

21Question

Quelle formule relie une primitive F de f à l'intégrale de f entre a et b ?

Réponse

abf(x)dx=F(b)F(a)\int_a^b f(x)\,dx=F(b)-F(a)

22Question

Quelle est la formule de l'intégration par parties entre a et b ?

Réponse

abu(x)v(x)dx=[u(x)v(x)]ababu(x)v(x)dx\int_a^b u(x)v'(x)\,dx=[u(x)v(x)]_a^b - \int_a^b u'(x)v(x)\,dx

23Question

Que remplace dx lors d'un changement de variable x=g(t) ?

Réponse

dx est remplacé par g(t)dtg'(t)dt.

24Question

Que devient l'intégrale lors d'un changement de variable x=g(t) ?

Réponse

Elle se transforme en une intégrale selon t.

25Question

Qu'est-ce qu'une équation différentielle du n-ième ordre ?

Réponse

C'est une relation entre x, une fonction y(x) et ses dérivées jusqu'à l'ordre n.

26Question

Quelle est la formule de la transformée de Laplace monolatérale ?

Réponse

L(f(t))=F(p)=0f(t)eptdt\mathcal{L}(f(t))=F(p)=\int_0^{\infty}f(t)e^{-pt}\,dt lorsque l'intégrale converge.

27Question

Comment s'écrit une équation différentielle linéaire du premier ordre à coefficients variables ?

Réponse

a(t)y(t)+b(t)y(t)=f(t)a(t)y'(t)+b(t)y(t)=f(t).

28Question

Quelle est la forme générale d'une équation différentielle linéaire du second ordre à coefficients constants ?

Réponse

ay(x)+by(x)+cy(x)=φ(x)ay''(x)+by'(x)+cy(x)=\varphi(x).

29Question

Quelle expression définit le discriminant d'une équation différentielle linéaire du second ordre ?

Réponse

Le discriminant est Δ=b24ac\Delta=b^2-4ac.

30Question

Que signifie un discriminant Δ>0\Delta>0 pour une équation différentielle du second ordre ?

Réponse

Il correspond à des racines réelles distinctes.

31Question

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

Réponse

Une fonction qui associe une valeur à chaque couple de nombres (x₁,x₂).

32Question

Qu'impose la définition de la limite en plusieurs variables ?

Réponse

Que f(x₁,x₂) se rapproche de L quand M(x₁,x₂) approche M₀.

33Question

Comment obtient-on une dérivée partielle ?

Réponse

En faisant varier une variable et en maintenant les autres constantes.

34Question

Que dit le théorème de Schwarz pour une fonction de classe C² ?

Réponse

Les dérivées partielles secondes commutent d'ordre.

35Question

Quelle est la forme différentielle d'une fonction f à n variables ?

Réponse

δf=i=1nfxidxi\delta f=\sum_{i=1}^{n}\frac{\partial f}{\partial x_i}dx_i

36Question

Quelle formule exprime la dérivée partielle de f par rapport à u pour des variables composées ?

Réponse

fu=ixiufxi\frac{\partial f}{\partial u}=\sum_i\frac{\partial x_i}{\partial u}\frac{\partial f}{\partial x_i}

37Question

Que développe la formule de Taylor-Lagrange en plusieurs variables ?

Réponse

f autour de (x₁₀,…,xₙ₀) avec dérivées partielles et un reste en grand O.

38Question

Quelle est la formule de la dérivée partielle de f selon u si f dépend de x1, x2, x3 fonctions de u ?

Réponse

fu=x1ufx1+x2ufx2+x3ufx3\frac{\partial f}{\partial u}=\frac{\partial x_1}{\partial u}\frac{\partial f}{\partial x_1}+\frac{\partial x_2}{\partial u}\frac{\partial f}{\partial x_2}+\frac{\partial x_3}{\partial u}\frac{\partial f}{\partial x_3}.

39Question

Comment s'exprime la dérivée partielle de f selon uj avec deux variables intermédiaires x1 et x2 ?

Réponse

fuj=x1ujfx1+x2ujfx2\frac{\partial f}{\partial u_j}=\frac{\partial x_1}{\partial u_j}\frac{\partial f}{\partial x_1}+\frac{\partial x_2}{\partial u_j}\frac{\partial f}{\partial x_2} pour j=1 ou 2.

40Question

Quelle est l'expression du laplacien en coordonnées polaires ?

Réponse

Δf=2fr2+1rfr+1r22fθ2\Delta f=\frac{\partial^2f}{\partial r^2}+\frac{1}{r}\frac{\partial f}{\partial r}+\frac{1}{r^2}\frac{\partial^2f}{\partial\theta^2}.

41Question

Comment sont définies les coordonnées polaires en fonction de x et y ?

Réponse

Par x=rcosθx=r\cos\theta et y=rsinθy=r\sin\theta.

42Question

Que comprend la formule de Taylor-Lagrange à l’ordre k pour une fonction de n variables ?

Réponse

Les termes d’ordre inférieur, le terme homogène d’ordre k et un reste O((h12++hn2)k/2)O\left((h_1^2+\cdots+h_n^2)^{k/2}\right).

43Question

Qu'est-ce que l'intégrale curviligne scalaire d'une fonction f sur un arc AB ?

Réponse

La limite de la somme i=1nf(Mi)Δli\sum_{i=1}^n f(M_i)\Delta l_i quand Δli0\Delta l_i \to 0.

44Question

Comment s'exprime l'intégrale curviligne d'une forme différentielle δf=Pdx+Qdy+Rdz\delta f=Pdx+Qdy+Rdz paramétrée ?

Réponse

Elle vaut tAtB[P1(t)x(t)+Q1(t)y(t)+R1(t)z(t)]dt\int_{t_A}^{t_B}[P_1(t)x'(t)+Q_1(t)y'(t)+R_1(t)z'(t)]dt.

45Question

Quelle condition caractérise une forme différentielle exacte ?

Réponse

Les dérivées partielles vérifient Py=Qx\frac{\partial P}{\partial y}=\frac{\partial Q}{\partial x}, Qz=Ry\frac{\partial Q}{\partial z}=\frac{\partial R}{\partial y} et Rx=Pz\frac{\partial R}{\partial x}=\frac{\partial P}{\partial z}.

46Question

De quoi dépend une forme différentielle non exacte ?

Réponse

Elle dépend en général du chemin suivi.

47Question

Que vaut l'intégrale curviligne d'une forme exacte sur une courbe ouverte entre A et B ?

Réponse

Elle vaut f(B)f(A)f(B)-f(A).

48Question

Que vaut l'intégrale curviligne d'une forme exacte sur une courbe fermée Γ\Gamma ?

Réponse

Elle vaut zéro, Γdf=0\oint_\Gamma df=0.

49Question

Quelle est la première étape du calcul général d'une intégrale curviligne ?

Réponse

Paramétrer la courbe.

50Question

Quelle est la deuxième étape du calcul général d'une intégrale curviligne ?

Réponse

Calculer l'intégrale simple obtenue.

51Question

Qu'est-ce que l'intégrale double d'une fonction continue f sur un domaine D ?

Réponse

La limite des sommes i=1nf(xi,yi)ΔAi\sum_{i=1}^n f(x_i,y_i)\Delta A_i quand les domaines élémentaires tendent vers zéro.

52Question

Que représente l'intégrale double Df(x,y)dA\iint_D f(x,y)\,dA si f est positive ?

Réponse

Le volume entre le plan (Ox, Oy), la surface z=f(x,y) et les droites verticales au-dessus de D.

53Question

Quelle propriété d'additivité vérifie l'intégrale double pour deux domaines disjoints D et D' ?

Réponse

L'intégrale double sur DDD \cup D' est la somme des intégrales sur D et sur D'.

54Question

Comment s'écrit l'intégrale double quand les sections verticales sont entre y1(x)y_1(x) et y2(x)y_2(x) ?

Réponse

Comme a1a2[y1(x)y2(x)f(x,y)dy]dx\int_{a_1}^{a_2} \left[ \int_{y_1(x)}^{y_2(x)} f(x,y)\,dy \right] dx.

55Question

Quelle formule donne l'intégrale double après un changement de variables x=x(u,v)x=x(u,v), y=y(u,v)y=y(u,v) ?

Réponse

Df(x,y)dxdy=DuvJf(x(u,v),y(u,v))dudv\iint_D f(x,y)\,dxdy = \iint_{D_{uv}} |J| f(x(u,v), y(u,v))\, dudv.

56Question

Comment s'exprime le jacobien JJ du changement de variables x=x(u,v)x=x(u,v), y=y(u,v)y=y(u,v) ?

Réponse

J=xuyvxvyuJ = \frac{\partial x}{\partial u} \frac{\partial y}{\partial v} - \frac{\partial x}{\partial v} \frac{\partial y}{\partial u}.

57Question

Qu'est-ce qu'une matrice réelle ?

Réponse

Un tableau rectangulaire d'éléments réels organisé en m lignes et n colonnes.

58Question

Quelle condition rend deux matrices égales ?

Réponse

Elles ont les mêmes dimensions et tous leurs éléments correspondants sont égaux.

59Question

Comment obtient-on la somme de deux matrices de même format ?

Réponse

En additionnant leurs éléments correspondants.

60Question

Que fait le produit d'une matrice par un scalaire k ?

Réponse

Il multiplie chaque élément de la matrice par k.

61Question

Quel est le format du produit de matrices A(m×p) et B(p×n) ?

Réponse

Le produit AB est de format m×n.

62Question

Comment calcule-t-on l'élément cijc_{ij} du produit AB ?

Réponse

cij=k=1paikbkjc_{ij} = \sum_{k=1}^{p} a_{ik} b_{kj}.

63Question

Comment obtient-on la transposée ATA^T d'une matrice m×n ?

Réponse

En échangeant ses lignes et ses colonnes, ce qui donne une matrice n×m.

64Question

Comment s'écrit un système de m équations linéaires à n inconnues en forme matricielle ?

Réponse

Sous la forme [A][X]=[B][A][X] = [B] avec A matrice des coefficients, X vecteur inconnues, B vecteur constantes.

65Question

Qu'est-ce qu'une matrice carrée d'ordre n ?

Réponse

Une matrice avec autant de lignes que de colonnes, de taille n×n.

66Question

Comment calcule-t-on la trace d'une matrice carrée A ?

Réponse

En sommant les éléments diagonaux de A.

67Question

Quelle condition caractérise une matrice orthogonale A ?

Réponse

AAT=IAA^T=I

68Question

Quelle formule donne le déterminant d'une matrice 2×2 ?

Réponse

a11a22a12a21a_{11}a_{22}-a_{12}a_{21}

69Question

Comment s'exprime le déterminant d'une matrice carrée d'ordre n ?

Réponse

Comme la somme des produits d'une ligne ou colonne par leurs cofacteurs.

70Question

Quelle condition garantit une solution unique pour un système carré ?

Réponse

Le déterminant de la matrice est non nul.

71Question

Quelle formule donne la solution xix_i selon la règle de Cramer ?

Réponse

xi=DiDx_i=\frac{D_i}{D}

72Question

Comment s'exprime l'inverse d'une matrice A si det(A)0\det(A) \neq 0 ?

Réponse

A1=1det(A)Adj(A)=1det(A)CTA^{-1}=\frac{1}{\det(A)}\operatorname{Adj}(A)=\frac{1}{\det(A)}C^T

73Question

Qu'est-ce qu'une valeur propre d'une matrice carrée A ?

Réponse

Un scalaire λ tel qu'il existe un vecteur non nul v avec Av=λvAv=\lambda v.

74Question

Comment se définit le polynôme caractéristique d'une matrice A d'ordre n ?

Réponse

C'est D(λ)=det(λIA)D(\lambda)=\det(\lambda I - A), un polynôme de degré n.

75Question

Quelle condition caractérise la diagonalisabilité d'une matrice d'ordre n ?

Réponse

Elle possède n vecteurs propres linéairement indépendants.

76Question

Quelle relation existe entre A, P et D si A est diagonalisable ?

Réponse

On a D=P1APD=P^{-1}AP et A=PDP1A=PDP^{-1} avec P inversible et D diagonale.

77Question

Comment calcule-t-on la puissance AmA^m d'une matrice diagonalisable ?

Réponse

Am=PDiag(k1m,,knm)P1A^m = P \operatorname{Diag}(k_1^m,\ldots,k_n^m) P^{-1} avec A=PDP1A=PDP^{-1}.

78Question

Quelles propriétés ont les matrices réelles symétriques ?

Réponse

Elles sont diagonalisables par une matrice orthogonale et ont des valeurs propres réelles.

79Question

Quelles étapes comprend le calcul des valeurs et vecteurs propres ?

Réponse

Déterminer le polynôme caractéristique, trouver ses racines, résoudre les systèmes homogènes, vérifier l'indépendance des vecteurs.

80Question

En quoi consiste la diagonalisation d'une matrice ?

Réponse

Trouver les valeurs propres, calculer les vecteurs propres, former P inversible, et obtenir D=P1APD=P^{-1}AP.

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