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courbe et espace tangent

Posté par
robby3
14-02-08 à 19:35

Bonsoir tout le monde
voici un exo,je ne sais pas comment m'y prendre...

Montrer que l'ensemble C=\{(x,y,z)\in R^3/ 4xy+2xz+4y-z=xy+xz+2x+2y-z=0}\
est une courbe au voisinage de l'origine.
Déterminer l'espace tangent à cette courbe à l'origine.

Merci d'avance de m'indiquer la démarche

Posté par
perroquet
re : courbe et espace tangent 14-02-08 à 21:04

Bonjour, robby3.

Une indication, rapidement, parce que je vais me déconnecter.

Tu utilises un théorème des fonctions implicites.

C est l'intersection de deux surfaces contenant l'origine.

Tu écris l'équation des plans tangents à ces surfaces en 0, tu montres que ces deux plans tangents sont distincts; et, en appliquant un théorème de ton cours, tu obtiens que C est une courbe passant par O, la tangente à C en O étant l'intersection des plans tangents en O.

Rappel: Si S est une surface d'équation f(x,y,z)=0 et si M=(x_0,y_0,z_0) est un point régulier de S, le plan tangent à S en M est d'équation:

(x-x_0)\frac{\partial f}{\partial x}(x_0,y_0,z_0)+ (y-y_0)\frac{\partial f}{\partial y}(x_0,y_0,z_0)+ (z-z_0)\frac{\partial f}{\partial z}(x_0,y_0,z_0)=0

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 14-02-08 à 22:11

Bonsoir perroquet

Citation :
Tu écris l'équation des plans tangents à ces surfaces en 0, tu montres que ces deux plans tangents sont distincts

>alors je trouve
z=2y
2x+2y-z=0
pour les plans tangents,qui sont évidemment distinct.


Citation :
en appliquant un théorème de ton cours, tu obtiens que C est une courbe passant par O

>Je ne vois pas de quel théoreme tu parles?

Citation :
la tangente à C en O étant l'intersection des plans tangents en O.

>je résous le systeme
z=4y
2x+2y-z=0

je tombe sur
x=y
z=4y
donc c'est R(1,1,1,4) ??

Citation :
Tu utilises un théorème des fonctions implicites.

>pour quoi faire?
Comment et quand est-ce qu'on utilise ce théoreme?

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 18:52

juste un petit up

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 18:56

Salut,
Par courbe tu entends variété de dim 1?

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:02

justement j'en sais rien!
Supposons que oui(à moins que tu ne voyes autre chose )

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:05

Pour montrer que c'est une variété de dim1 toujours le même principe image réciproque d'une submersion en 0.

Pour l'espace tangent...vu que ta variété est plongée il existe un forme simple de l'espace tangent.

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:09

la submersion...
f(x,y,z)=(4xy+2xz+4y-z,xy+xz+2x+2y-z)??

Citation :
a variété est plongée il existe un forme simple de l'espace tangent.


Dans mon cours,je n'ai pas vu la définition de "plongée".
je connais juste submersion,immersion,sous-variété,espace tangent,points critiques.
Je sais c'est pas beaucoup

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:14

OUi pour la submsersion
Si tu n'as vu que des sous variétés alors elles sont toutes plongées tu dois donc connaitre une caractérisation simple de l'espace tangent à partir d'une submersion.

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:17

En fait on a dit que l'espace tangent eétait un sous espace vectoriel de T(R^n) de dimension égale à celle de la sous-variété.
En fait si tu veux,pour nous,un vecteur tangent en a c'est un vecteur tangent à une courbe qui passe par a et contenu dans S

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:20

Pour une variété de dim 1, c'est particulièrement simple de trouver son espace tangent même avec ta définition.
Comme l'espace tangent est de dim 1, il te suffit de trouver un chemin sur la variété, donc le vecteur vitesse soit non nul et l'espace tangent est engendré par ce vecteur.

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:25

Citation :
Comme l'espace tangent est de dim 1

>oui,
Citation :
le vecteur vitesse soit non nul et l'espace tangent est engendré par ce vecteur.

>oui,mais le vecteur vitesse? c'est la somme des dérivées partielles en 0 ici?

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:26

des dérives partielles de quoi?

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:31

de ma submersion...

Citation :
il te suffit de trouver un chemin sur la variété, donc le vecteur vitesse

>c'est ça que je n'arrive pas à visualiser comment faire...
pour moi un vecteur vitesse c'est le truc en physique avec  des dérivées partielles alors je me suis dit bah ça doit etre la somme des dérivées partielles de la submersion...

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:32

Le vecteur vitesse d'un chemin \gamma en un point a c'est tout simplement \gamma'(a)

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:34

donc le vecteur vitesse de C au point 0 c'est tout simplement f'(0,0,0)?

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:34

C'est quoi f?

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:36

Si f c'est la submersion alors c'est évidemment faux...on cherche d'abord un chemin sur la variété.

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:44

Citation :
on cherche d'abord un chemin sur la variété.

on cherche une chemin?


désolé mais je comprend pas.
on a deux trucs de la forme
4xy+2xz+4y-z=0 <=>g(x,y,z)=0
et
xy+xz+2x+2y-z=0 <=> h(x,y,z)=0

est-ce que g'(0,0,0) c'est un vecteur vitesse de {(x,y,z) dans R^3/4xy+2xz+4y-z=0} ??

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:47

Non mais on ne parle de vecteur vitesse que pour un chemin c'est à dire une application de R dans la variété.

Ici comme ta variété est une courbe il n'est pas difficile de trouver une chemin sur ta variété.

La submersion qu'on a utilisé pour définir la variété n'a (presque ) rien à voir la dedans.

Donc commence par trouver un chemin sur ta variété calcule sont vecteur vitesse en O...s'il est non nul tu as fini.

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:49

Tiens


Je te conseille de jeter un oeil au chapitre 6 de ce poly.

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:50

un chemin c'est une application de R dans une sous-variété?

ici ce serait de R^3 dans C ??
je comprend comment tu trouves un chemin comme ça...?
qu'on soit sur une courbe ou autre chose...

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:54

Non de R dans C pas de R^3 dans C...ça correspond à l'idée intuitive de tracer un chemin avec un crayon sur ta variété. On ne parle de vecteur vitesse que pour de tel chemin.

L'espace tangent en a TaM est constitué de tous les vecteurs vitesses donc des dérivées, de tous les chemins C1 \gamma tel que \gamma(0)=a c'est bien cette définition de l'espace tangent que tu as?

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 19:58

je vais te dire exactement la définition que j'ai:

Soit S un sous-ensemble de R^n lisse en a appartenant à S.
Un vecteur v appartenant à Ta(R^n) est dit tangent en a à S si c'est un vecteur tangent en a à une courbe passant  par a et contenue dans S.
ça c'est ma définition.
Ta(R^n) c'est l'esapce des vecteurs tangents en a dans R^n.

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 20:02

Bon ce que j'appelle chemin c'est ce que tu appelle courbe dnas ta definition (au passage c'est aps tres cohérent d'appeler courbe variété de dim 1 et application de R dans une variété même si au final c'est la même chose...)
Bon je t'aide ici un chemin gamma s'ecrit (x(t),y(t),z(t)) ou x,y et z sont des fonctions lisses ils vérifient en plus f(x(t),y(t),z(t))=0 puique que gamma(t) est dan variété pour tout t.

Je te rappelle qu'on cherche (x'(t),y'(t),z'(t))
Comme f est lisse on peut par exemple différencier la relation f(x(t),y(t),z(t))=0
Qu'est ce qu'on obtient?

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 20:10

c'est le différentielle d'une composée?

[pourquoi la méthode de perroquet et sa formule,cf 21:04,ne fonctionnent-ils pas?]

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 20:16

Si ca fonctionne (plus ou moins en fait c'est dans un contexte plus surface classique de prepa que variété...)...mais en fait ca suppose un théorème que tu n'as apparement pas vu (et qu'on est en train de redemontrer) à savoir que l'espace tangent est le noyau de la différentielle de la submersion définissant localement ta sous variété.

Oui donc pour en revenir à l'exo calcule la dérivée de f(x(t),y(t),z(t))=0 et tu troouveras x'(0),y'(0) et z'(0)

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 20:59

la dérivée de f(x(t),y(t),z(t))
est ce que c'est la somme des dérivées partielles de f en (x(t),y(t),z(t)) ??

ou bien c'est la dérivée des fonctions composées??

t->(x(t),y(t),z(t))->f((x(t),y(t),z(t)) ??

si j'appelle g la 1er fonction:
Dg(t)=somme des dérivées partielles= dg(t)/dx+dg(t)/dy+dg(t)/dz
(ce sont des dérivées partielles)

??:?

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 21:50

Ben c'est une dérivée de fonction composée... c'est df(\gamma(t)).\gamma'(t)

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 21:57

(t)=(x(t),y(t),z(t)) ?

donc '(t)=d(t)/dx+d(t)/dy+d(t)/dz

ou les d sont des dérivées partielles?

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:01

Mais il n'y a pas de dérivées partielles ici...gamma est ue fonction de t uniquement... et pourquoi des plus entre les d gamma/dt
Non \large d \gamma/dt =(x'(t),y'(t),z'(t))

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:07

on veut différencier f((x(t),y(t),z(t))=0 <=>
df((x(t),y(t),z(t)).(x'(t),y'(t),z'(t))=0

dans le but de trouver (x'(t),y'(t),z'(t))...???

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:12

Oui maintenant evalue cette identité en t=0... et tu obtiens le thoerème general dont j'ai parlé plus haut... mais tu peux aplliquer ca avec le f de ton exo et tu auras un generateur de T0M.

Tu as regardé le poly que je t'ai mis en lien? il est pas mal fait...(c'était un cours sur les sytèmes dynamique mais le chapitres 6 est sur les sous variétés.)

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:27

oui oui j'ai regardé,j'ai repéré les exemples assez interressant,la définition 6.2 aussi est pas mal...par contre c'est assez en décalage avec mon cours...

Mais je prefere la définition de ce polycopié pour sous-variétés,elle est limpide je trouve

j'évalue en t=0??
soit!!

df((x(0),y(0),z(0)).(x'(0),y'(0),z'(0))=0

et on sait quoi sur df((x(0),y(0),z(0))??

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:33

Be tes chemins verifient gamma(0)=m pour l'espace tangent en m...ici m=0 donc df(x(0),y(0),z(0))=df(0)

Il te reste a calculer df(0) par le calcul precedent gamma'(0) est dans T0M ssi df(O).gamma'(0)=0

Il te suffit donc d'évaluer le noyau de df(0) c'est ton espace tangent.

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:42

je suis completement pommé!

Citation :
tes chemins verifient gamma(0)=m pour l'espace tangent en m...ici m=0

>c'est par définition de nos chemins ça?

Citation :
Il te reste a calculer df(0) par le calcul precedent gamma'(0) est dans T0M ssi df(O).gamma'(0)=0

>OK

Citation :
évaluer le noyau de df(0)

>Dans tout ça c'était quoi notre f?

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:45

f c'est la submersion...
Et oui nos chemins passent nécessairement par le point m...c'est une convention de prendre t=0 pour gamma(t)=m

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:52

f(x,y,z)=(4xy+2xz+4y-z,xy+xz+2x+2y-z)
on trouve
df(0)=6 ??!!:o

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:54

Df(0,0,0)=df(0,0,0)/dx+df(0,0,0)/dy+df(0,0,0)/dz
??

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:56

a t-on?

df(x,y,z)/dx=5y+2x+z+2
df(x,y,z)/dy=5x+6
df(x,y,z)/dz=x-2
??

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 22:57

df c'est la différentielle, la jacobienne si tu préfères...df(0) est une matrice...

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:02

df(0)=
0  2
4  2
-1 -1

?
on fait le produit avec (x'(t),y'(t),z'(t)) et on a l'espace tangent en 0 à C,c'est bien ça?

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:04

plutot la transposée non?

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:06

Non je reprends f:R^3->R² et a x,y,z associe (4xy+2xz-4y-z,xy+xz+2x+2y-z)

On cherche le noyau de df(0)...est ce que tu sais faire ça?

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:08

ahhh le noyau!!!
je refais

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:19

pfff

on résoud bien

(4y+2z 4x-4 2x-1) .u  =0
(y+z+2 x+2 x-1)    v   0
                   w   0


??

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:25

C'est plus simple que ça on prend la différentielle en 0!

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:28

on trouve Vect(-3,1,-4) ?

Posté par
Rodrigo
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:31

Je sais pas j'ai pas fait les calculs...mais bon l'important est que tu aies compris la methode...

Posté par
robby3
re : courbe et espace tangent 15-02-08 à 23:37

exact!
mais va quand meme falloir que je revoie tout ça au calme,parce que j'ai bataillé pour pas grand chose.

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