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Niveau Licence Maths 1e ann
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Surfaces de révolution

Posté par
H_aldnoer
11-05-09 à 16:35

Bonjour !
Allez un autre exercice, tant que je suis en forme !
Soit \Large V un ouvert de \Large \mathbb{R}^2 tel que \Large V\cap (\mathbb{R}^+ \times \mathbb{R}) \neq 0.
Soit \Large f une application de classe \Large C^1 de \Large V dans \Large \mathbb{R}. On note \Large h l'application de \Large \mathbb{R}^3 dans \Large (\mathbb{R}^+ \times \mathbb{R}) définie par \Large h(x,y,z)=(x^2+y^2,z).
Soit enfin \Large U=h^{-1}(V) et \Large g=foh.


1) A quelle condition \Large Dg surjective ? (on supposera ensuite que cette condition est tous le temps satisfaite)
2) Cela suffit-il pour que \Large g^{-1}(\{0\}) soit une sous-variété de \mathbb{R}^3 ?
3) En supposant que \Large (0,0,z_0) \in S_f, quel est le plant tangent à \Large S_f en ce point ?
4) Que peut-on dire de l'intersection de \Large S_f avec \Large P_k =\{(x,y,z)\,:\, z=k\} pour k réel ?
5) Trouver f de telle sorte que \Large S_f soit la sphère usuelle, puis une bouée de centre l'origine.
6) On prend maintenant \Large \mathbb{R}^2 et \Large f(u,v)=u^3sin(1/u)+v si u est différent de 0 et f(0,v)=v. Montrer que \Large S_f est une sous-variété homéomorphe à \large\mathbb{R}^2.


Alors, déjà dans la première question, j'ai envie de calculer le rang de la matrice jacobienne de g mais je fais un gros blocage. Puisque \Large g=foh, alors on a \Large J(g,(x,y,z))=J(f,h(x,y,z))\times J(h,(x,y,z)) si je me trompe pas.

Puis je trouve \Large J(h,(x,y,z)) = \begin{pmatrix}2x&2y&0\\0&0&1\end{pmatrix}. Mais je ne vois pas comment écrire \Large J(f,h(x,y,z)) !

Help !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 16:39

f est une fonction de deux variables, mettons u et v donc Jf=\(\frac{\partial f}{\partial u}\quad \frac{\partial f}{\partial v}\) Alors g(x,y,z)=f(x^2+y^2,z) et Jg=Jf Jh

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 16:47

Donc la matrice jabienne de g au point \Large (x,y,z) c'est :

\Large J(g,(x,y,z)) = \begin{pmatrix}2x\frac{\partial f}{\partial u}(x^2+y^2,z)&2y\frac{\partial f}{\partial v}(x^2+y^2,z)&\frac{\partial f}{\partial v}(x^2+y^2,z)\end{pmatrix}
 \\
?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 16:49

Oui, c'est ça!

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 16:53

Ce qui me pose problème c'est le \frac{\partial%20f}{\partial%20v}(x^2+y^2,z) par exemple ! On va dériver en fonction de v quelque chose qui ne dépend pas de v !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 17:00

Mais non! Voilà un exemple!

Soit f(u,v)=ue^{2v} (au hasard le plus total).

\frac{\partial f}{\partial v}(u,v)=2ue^v

\frac{\partial f}{\partial v}(x^2+y^2,z)=2(x^2+y^2,e^z)

D'ailleurs, dans cet exemple g(x,y,z)=(x^2+y^2)e^z et ça te ferait un excellent exo de calculer la jacobienne de g directement et en utilisant la méthode générale avec g=f o h.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 17:02

Erreur: \frac{\partial f}{\partial v}(xx^2+y^2,z)=2(x^2+y^2)e^z

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 17:03

Arf oui, j'y suis plus. Je vais sortir un moment, pour reprendre tout à l'heure !
Merci énormément Camélia !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 17:11

Moi aussi je sors! A demain!

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 22:32

Donc je doit bien avoir que la matrice jacobienne de g doit être de dimension 1, la dimension de l'espace d'arrivée ?

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 22:43

Si je me trompe pas, Dg surjective ssi le rang de la matrice jacobienne est égale à celui de l'espace d'arrivée.

Quelqu'un peut-il me confirmer/infirmer svp ?
Merci !

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 11-05-09 à 23:19

Personne ?

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 12-05-09 à 00:42

Bon, après dodo !

La jacobienne est de rang min(1,3)=1. Pour que ce ne soit pas 0, il faut que :

\Large 2x\frac{\partial f}{\partial u}(x^2+y^2,z) \neq 0
ou \Large 2y\frac{\partial f}{\partial v}(x^2+y^2,z) \neq 0
ou \Large \frac{\partial f}{\partial v}(x^2+y^2,z) \neq 0

Je suppose que c'est cela la condition !!

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 12-05-09 à 00:46

Pour le 2), si la jacobienne est de rang 1, alors je dirais que \Large g^{-1}(\{0\}) est bien une sous-variété !
Mais ça sent le piège !

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 12-05-09 à 00:50

Après, pour le plan tangent, je ne vois pas ce qui est noté \Large S_f :/

Posté par
Camélia Correcteur
re : Surfaces de révolution 12-05-09 à 14:21

Bon, me revoilà!

1) La condition pour que la jacobienne soit de rang 1 est OK.
2) Il y a bien un piège! C'est un sous-variété dès que c'est NON VIDE (je ne crois pas que les hypothèses permettent de l'affirmer)

3) Je suppose que S_f=g^{-1}(0)

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 12-05-09 à 16:28

Merci !
Je finirais cet exercice plus tard, car maintenant, je vais passer à un autre type de géométrie : la géométrie affine !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Surfaces de révolution 12-05-09 à 16:29

Oui, après l'exam c'est moins motivant!

Posté par
H_aldnoer
re : Surfaces de révolution 12-05-09 à 16:32



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