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Niveau Licence Maths 1e ann
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Champs qui dérivent d'un potentiel: convexe, simplement connexe?

Posté par
Aserion
07-10-11 à 18:32

Bonjour à tous!

Je rencontre un problème pour déterminer si un champ vectoriel dérive ou non d'un potentiel dans un cas précis, que voici:

On me donne le champ vectoriel F(x,y) = ( -x / (x^2 + y^2)^2  ;  -y / (x^2 + y^2)^2 ), et l'ensemble de départ Omega = R^2 / {(0,0)} .

Je vérifie d'abord que rotF = 0. Or, d'après mon cours, pour que F dérive d'un potentiel, il faut en plus que l'ensemble de départ soit convexe ou simplement connexe, ce qui n'est pas le cas d'Omega ici, puisqu'il a un "trou" en (0, 0).

Or, la correction de l'exercice me dit que F dérive d'un potentiel f.

Calculer ce potentiel ne me pose pas de problème, c'est juste comprendre comment savoir qu'Omega remplit la condition d'être convexe/simplement connexe qui m'ennuie.

Comment m'assurer que F dérive bien d'un potentiel f?

Merci d'avance pour vos réponses !

Posté par
alainpaul
re : Champs qui dérivent d'un potentiel: convexe, simplement con 07-10-11 à 19:24

Bonsoir,

"Pour Omega il a un "trou" en (0, 0)".
En es-tu sûr?

Tu lis :l'ensemble de départ Omega = R^2 / {(0,0)}


Alain

Posté par
kybjm
re : Champs qui dérivent d'un potentiel: convexe, simplement con 07-10-11 à 19:30

1.V : (x,y) (x² + y²)-1/2/2 (de = ² \ { (0,0) } vers ) admet des dp de tout ordre et (D1V ,  D2V) = F

2. n'est pas convexe.Il est connexe par arcs donc connexe . Il n'est pas simplement connexe .

3.Quel est le théorème où il y a : " Rot(H) = 0 "et  " H dérive d'un potentiel " (H étant un champ de vecteurs sur un ouvert U)

Posté par
kybjm
re : Champs qui dérivent d'un potentiel: convexe, simplement con 07-10-11 à 21:23

Pour voir où ça déraille : Il n'y a de rotationnel d'un champ H que si H part d'un  U de 3 arrive dans et est de classe C1 au moins .
Or ici est un ouvert de ² . Si tu tiens à ton rotationnel il te faut donc poser U = 3 \ (0,0) , qui est simplement connexe , et considérer H : U défini par : H(x,y,z) = (-x/(x²+y²)²,-y/(x²+y²)²,z) si (x,y) (0,0) .
  

Posté par
Aserion
re : Champs qui dérivent d'un potentiel: convexe, simplement con 08-10-11 à 01:25

Tout d'abord, merci pour vos réponses, j'ai pu avancer un petit peu.

Mon théorème me dit que la condition rot(F) = 0 est nécessaire mais pas suffisante pour que F dérive d'un potentiel.
Pour conclure, il me dit qu'il faut, de plus:
1. convexe ou plus généralement simplement connexe (ce qu'il n'est pas ici);
2. ou alors que soit un domaine, ce qui correspond à être ouvert et connexe. On est dans ce cas ici.

Si rot(F) = 0 et que 1 ou 2 est vrai, alors F dérive d'un potentiel f unique à une constante près, selon ce théorème.

Cependant, il y a toujours quelque chose qui me chiffonne. Dans un exemple de mon cours, avec le même , et un rotationnel nul, la conclusion est que le champ vectoriel ne dérive pas d'un potentiel car il existe une courbe tel que \int\limits_{\Gamma}F\cdot dl 0.

Ceci semble contredire mon théorème, malgré les deux conditions remplies... Qu'est-ce qui me dit qu'il n'existe pas de tel pour le problème posé en début de topic ?

Merci à ceux qui prendront le temps d'éclairer ma lanterne, une fois de plus.

Posté par
kybjm
re : Champs qui dérivent d'un potentiel: convexe, simplement con 08-10-11 à 09:33

Tu ne présentes pas correctement les données et hypothèses du théorème que tu invoques qui commence par

Si on a :
.U un ouvert de 3
.H : U   3 de classe C1
...etc.

Or dans ton exercice tu as un ouvert de ² et F : .

J'en profite pour corriger une erreur que j'ai faite le 07-10-11 à 21:23: 3 \ {(0,0)} n'est pas simplement connexe.

Posté par
Aserion
re : Champs qui dérivent d'un potentiel: convexe, simplement con 08-10-11 à 11:33

Merci de ta réponse!

Mon théorème parle de n ouvert et FC1(;n), je ne vois rien qui m'empèche de l'utiliser pour mon problème, et pourquoi dans certains cas on peut faire appel à une courbe fermée.

Je suis tombé sur livre que j'utilise sur google books. Voici le théorème qu'on me donne:

Peut-être que le problème vient de la définition du théorème dont je dispose...



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