Flashcards : Vecteurs, coordonnées et nombres complexes — 89 cartes

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1Question

Quelles notations désignent la dérivée par rapport à x ?

Réponse

f′(x), df/dx(x) et d/dx f(x).

2Question

À quoi sert la notation ḟ(t) en dérivation ?

Réponse

Elle désigne la dérivée par rapport au temps.

3Question

Quelle est la formule de la dérivée d'un produit uv ?

Réponse

(uv)′=u′v+uv′.

4Question

Quelle est la formule de la dérivée d'un quotient u/v ?

Réponse

(u/v)′=(u′v−uv′)/v².

5Question

Quelle est la formule de la dérivée d'une composée g∘f ?

Réponse

(g∘f)′(x)=g′[f(x)]f′(x).

6Question

Quelle est la dérivée de x^α pour α réel ?

Réponse

αx^(α−1) sur son domaine de définition.

7Question

Quelle est l'équation de la tangente à y=f(x) en x₀ ?

Réponse

y=f′(x₀)(x−x₀)+f(x₀).

8Question

Que signifie f′(x₀)=0 et f′′(x₀)>0 pour f ?

Réponse

f présente un minimum local en x₀.

9Question

Qu'est-ce qu'une primitive F d'une fonction continue f sur un intervalle I ?

Réponse

F vérifie F′(x)=f(x) pour tout x dans I.

10Question

Quelle forme ont toutes les primitives d'une fonction f ?

Réponse

Elles sont de la forme F(x)+C avec C une constante réelle.

11Question

Quelle est la primitive de x^α pour α différent de -1 ?

Réponse

x^(α+1)/(α+1)+C.

12Question

Comment s'exprime l'intégrale de f entre a et b si F est une primitive de f ?

Réponse

∫_a^b f(x)dx = F(b) − F(a).

13Question

Que représente une intégrale définie en termes d'aire ?

Réponse

Une aire algébrique positive au-dessus de y=0 et négative en dessous.

14Question

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

Réponse

∫_a^b u′(x)v(x)dx = [u(x)v(x)]_a^b − ∫_a^b u(x)v′(x)dx.

15Question

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

Réponse

a f′(x)+b f(x)=Φ(x) avec a≠0, a et b constants, Φ connue.

16Question

Quelle est la première étape pour résoudre une équation différentielle du premier ordre ?

Réponse

Déterminer la solution homogène.

17Question

Comment s'écrit l'équation caractéristique de a f′+bf=0 ?

Réponse

ar+b=0.

18Question

Quelle est la forme de la solution générale de l'équation homogène a f′+bf=0 ?

Réponse

f_H(x)=K exp(−bx/a).

19Question

Quelle formule donne une solution particulière par variation de la constante ?

Réponse

f_P(x)=(1/a)exp(−bx/a)∫^x exp(bt/a)Φ(t)dt.

20Question

Pourquoi applique-t-on une condition initiale à la solution générale avec second membre ?

Réponse

Pour déterminer l’unique constante.

21Question

Comment s'écrit une équation différentielle linéaire homogène du 2ᵉ ordre à coefficients constants ?

Réponse

a f′′(t)+b f′(t)+cf(t)=0 avec a≠0 et a, b, c constants.

22Question

Quelle est l'équation caractéristique associée à a f′′+b f′+cf=0 ?

Réponse

ar²+br+c=0 avec discriminant Δ=b²−4ac.

23Question

Quelle forme prend la solution réelle si Δ<0 ?

Réponse

f(t)=exp(λt)[A cos(ωt)+B sin(ωt)] avec régime pseudo-périodique.

24Question

Quelle est la nature de la solution si Δ>0 ?

Réponse

Une somme de deux exponentielles réelles avec régime apériodique.

25Question

Quelle est la solution générale si Δ=0 ?

Réponse

f(t)=(C₁+C₂t)exp(rt) avec r=−b/(2a).

26Question

Quel régime correspond à Δ=0 ?

Réponse

Le régime critique.

27Question

Combien de conditions initiales sont nécessaires pour une équation différentielle du 2ᵉ ordre homogène ?

Réponse

Deux conditions initiales ou aux limites sont nécessaires.

28Question

Quelle est la norme d'un vecteur (x,y,z) dans une base orthonormée ?

Réponse

La norme vaut √(x²+y²+z²).

29Question

Comment s'écrit le déplacement élémentaire d⃗ℓ en coordonnées cartésiennes ?

Réponse

d⃗ℓ=dx⃗e_x+dy⃗e_y+dz⃗e_z.

30Question

Quelle est la formule du volume élémentaire dV en coordonnées cartésiennes ?

Réponse

dV=dx dy dz.

31Question

Comment calcule-t-on le produit scalaire de deux vecteurs (x₁,y₁,z₁) et (x₂,y₂,z₂) ?

Réponse

Il vaut x₁x₂+y₁y₂+z₁z₂.

32Question

Quelle autre expression donne le produit scalaire entre deux vecteurs ?

Réponse

||u⃗||||v⃗||cos(û,v⃗).

33Question

Quelles sont les composantes du produit vectoriel de (x₁,y₁,z₁) par (x₂,y₂,z₂) ?

Réponse

(y₁z₂−z₁y₂, z₁x₂−x₁z₂, x₁y₂−y₁x₂).

34Question

Quelle est la direction du produit vectoriel par rapport aux vecteurs de départ ?

Réponse

Il est perpendiculaire aux deux vecteurs de départ.

35Question

À quoi correspond la norme du produit vectoriel de deux vecteurs ?

Réponse

Elle est égale à l’aire du parallélogramme construit sur ces vecteurs.

36Question

Quelle est la direction du produit vectoriel de deux vecteurs ?

Réponse

Il est perpendiculaire au plan défini par ces vecteurs.

37Question

Quelle formule donne la norme du produit vectoriel ||u ∧ v|| ?

Réponse

||u ∧ v|| = ||u|| ||v|| |sin(∠(u,v))|.

38Question

Que représente la norme du produit vectoriel de u et v ?

Réponse

L’aire du parallélogramme construit sur u et v.

39Question

Comment détermine-t-on l’orientation du produit vectoriel u ∧ v ?

Réponse

Avec la règle de la main droite en faisant tourner u vers v.

40Question

Quelles conditions définissent une base orthonormée directe (e1,e2,e3) ?

Réponse

Vecteurs unitaires, orthogonaux deux à deux, et e3 = e1 ∧ e2.

41Question

Quelles égalités vérifie une base orthonormée directe concernant e1, e2 et e3 ?

Réponse

e1 = e2 ∧ e3 et e2 = e3 ∧ e1.

42Question

Quelle est la formule trigonométrique de cos(a+b) ?

Réponse

cos(a+b) = cos a cos b − sin a sin b.

43Question

Quelle est la formule trigonométrique de sin(a+b) ?

Réponse

sin(a+b) = sin a cos b + cos a sin b.

44Question

Quelles sont les coordonnées cylindriques d'un point M ?

Réponse

(ρ,ϕ,z) avec ρ=OH, ϕ=∠(ex,OH), z=HM.

45Question

Quelle est l'expression du vecteur position en coordonnées cylindriques ?

Réponse

OM = ρ eρ + z ez.

46Question

Comment s'exprime le déplacement élémentaire en coordonnées cylindriques ?

Réponse

dℓ = dρ eρ + ρ dϕ eϕ + dz ez.

47Question

Quelle est la formule du volume élémentaire en coordonnées cylindriques ?

Réponse

dV = ρ dρ dϕ dz.

48Question

Quelles sont les coordonnées sphériques d'un point M ?

Réponse

(r,θ,ϕ) avec r=OM, θ=∠(ez,OM), ϕ=∠(ex,OH).

49Question

Quelle est l'expression du vecteur position en coordonnées sphériques ?

Réponse

OM = r er.

50Question

Comment s'exprime le déplacement élémentaire en coordonnées sphériques ?

Réponse

dℓ = dr er + r dθ eθ + r sinθ dϕ eϕ.

51Question

Quelle est la formule du volume élémentaire en coordonnées sphériques ?

Réponse

dV = r² sinθ dr dθ dϕ.

52Question

Comment s'écrit un nombre complexe z en forme algébrique ?

Réponse

z = x + iy avec x,y réels et i² = -1.

53Question

Quelle est la forme exponentielle d'un nombre complexe z ?

Réponse

z = ρ e^{iϕ} = ρ(cosϕ + i sinϕ) avec ρ = |z| et ϕ = arg(z).

54Question

Comment se définit le conjugué d'un nombre complexe z = x + iy ?

Réponse

Le conjugué est z̄ = x - iy.

55Question

Que représente géométriquement le conjugué d'un nombre complexe ?

Réponse

La symétrie du point par rapport à l'axe réel.

56Question

Quelle formule donne le module d'un nombre complexe z ?

Réponse

|z| = √(z z̄).

57Question

Comment se calcule le module du produit et du quotient de deux complexes ?

Réponse

|z1 z2| = |z1||z2| et |z1 / z2| = |z1| / |z2| pour z2 ≠ 0.

58Question

Quelle relation lie l'argument de 1/z à celui de z ?

Réponse

arg(1/z) = -arg(z) pour z non nul.

59Question

Comment exprime-t-on cosϕ et sinϕ avec les exponentielles complexes ?

Réponse

cosϕ = (e^{iϕ} + e^{-iϕ})/2 et sinϕ = (e^{iϕ} - e^{-iϕ})/(2i).

60Question

Quels sont les trois paramètres caractérisant un signal sinusoïdal réel s(t)?

Réponse

L'amplitude A>0, la pulsation ω>0 et la phase ϕ.

61Question

Quel signal complexe est associé à s(t)=A cos(ωt+ϕ)?

Réponse

Le signal complexe s(t)=Ae^{i(ωt+ϕ)}.

62Question

Que donne la partie réelle du signal complexe s(t)=Ae^{i(ωt+ϕ)}?

Réponse

Le signal sinusoïdal réel s(t)=A cos(ωt+ϕ).

63Question

Comment s'écrit le signal complexe en posant A=Ae^{iϕ}?

Réponse

s(t)=A e^{iωt} avec A amplitude complexe.

64Question

Que représente le module et l'argument de l'amplitude complexe A?

Réponse

Le module est A et l'argument est ϕ.

65Question

Comment additionne-t-on des signaux sinusoïdaux de même pulsation?

Réponse

On additionne leurs amplitudes complexes puis on multiplie par e^{iωt} et prend la partie réelle.

66Question

Quelle est la dérivée du signal complexe s(t)=A e^{iωt}?

Réponse

ds/dt = iωA e^{iωt}.

67Question

Que vaut la somme des amplitudes complexes de trois tensions sinusoïdales déphasées de 2π/3?

Réponse

Cette somme est nulle.

68Question

Que vérifie la différentielle df pour une fonction d'une variable ?

Réponse

df = f′(x) dx.

69Question

Que représente la différentielle df d'une fonction d'une variable ?

Réponse

La variation infinitésimale de f quand x varie de dx.

70Question

Qu'est-ce qu'une intégrale en termes de variations infinitésimales ?

Réponse

Une somme continue de variations infinitésimales dF = f(x) dx.

71Question

Quelle est la relation entre une intégrale définie et une primitive ?

Réponse

∫_a^b f(x) dx = F(b) − F(a) si F est une primitive de f.

72Question

Comment se définit la dérivée partielle de f(x,y) par rapport à x ?

Réponse

C'est la dérivée en considérant y comme constante, notée (∂f/∂x)_y.

73Question

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

Réponse

Elles se commutent : ∂²f/∂x∂y = ∂²f/∂y∂x.

74Question

Quelle est la formule de la différentielle de f(x,y) ?

Réponse

df = (∂f/∂x)_y dx + (∂f/∂y)_x dy.

75Question

Quand une forme différentielle ω = A dx + B dy est-elle une différentielle totale exacte ?

Réponse

Si ∂A/∂y = ∂B/∂x.

76Question

Quelle est la formule de la différentielle d'une fonction de plusieurs variables ?

Réponse

df = (∂f/∂r)dr + (∂f/∂θ)dθ + (∂f/∂ϕ)dϕ.

77Question

Quelle est la dérivée de S = πR² par rapport à R ?

Réponse

S′(R) = 2πR.

78Question

Quelle est la dérivée de V = 4πR³/3 par rapport à R ?

Réponse

V′(R) = 4πR².

79Question

Quelle est la différentielle de f = f₀(x/L)² avec f₀ et L constants ?

Réponse

df = 2f₀x/L² dx.

80Question

Quelle est la différentielle de x = x₀ ln(T/T₀) avec x₀ et T₀ constants ?

Réponse

dx = x₀ dT/T.

81Question

Quelle est la règle de la chaîne pour des variables dépendantes ?

Réponse

df = (df/dx)(dx/dT)dT.

82Question

Quelle est l'expression de la pression P pour un gaz parfait d'une mole ?

Réponse

P = RT/V.

83Question

Quelle est la différentielle de la pression P dans un gaz parfait d'une mole ?

Réponse

dP = (R/V)dT − (RT/V²)dV.

84Question

Comment s'écrit une forme différentielle de deux variables x et y ?

Réponse

ω = A(x,y)dx + B(x,y)dy.

85Question

Quelle condition doivent vérifier A et B pour que ω soit une différentielle totale exacte ?

Réponse

∂A/∂y = ∂B/∂x.

86Question

Quelle est la première étape pour reconstruire f à partir d'une différentielle totale exacte ?

Réponse

Poser A = ∂f/∂x ou B = ∂f/∂y.

87Question

Que fait-on après avoir intégré A ou B pour retrouver f ?

Réponse

On compare l'expression obtenue avec l'autre dérivée partielle.

88Question

Quelle fonction f correspond à la différentielle ω = 2(x+y)dx + (2x−2y+1)dy ?

Réponse

f(x,y) = x² + 2xy − y² + y.

89Question

Quelle équation obtient-on en intégrant la forme différentielle du gaz réel ?

Réponse

L'équation de van der Waals (p + a/V²)(V−b) = RT.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 45 questions sur Vecteurs, coordonnées et nombres complexes.

1. Quelle notation convient pour indiquer la dérivation par rapport au temps ?

2. Pour une fonction composée y=(g∘f)(x), quel est le bon calcul de la dérivée ?

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