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Niveau Master
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Courbe fermée contenue dans un disque

Posté par
nicomezi
03-11-15 à 16:35

Bonjour,

Étant donné une courbe \Gamma fermée contenue dans un disque de rayon R.
Montrer qu'il existe p \in \Gamma tel que sa courbure soit plus grande que 1/R.

Mon idée :
Supposons que tout les points de la courbe admettent une courbure plus petite que 1/R.
Le plus petit cercle osculateur à la courbe contenu dans la zone délimitée par gamma est d'un rayon plus grand que celui du disque, donc contradiction car la courbe ne peut pas être contenue dans le disque de rayon R.

Problème : comment prouver que ce plus petit cercle existe ? Et même, est-on sûr qu'il existe ?

Je précise que la courbe n'est pas nécessairement simple et que c'est juste une piste que j'ai trouvé, si quelqu'un a une autre idée qu'il le dise. Merci.

Posté par
etniopal
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 17:05

Il doit falloir préciser ce que tu entends par " courbe "  

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 17:08

Oui peut être en effet. Et bien une courbe plane tout ce qu'il y a de plus régulière disons.

Posté par
etniopal
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 17:29

Ah !

Mais dire qu'une  "courbe" est une "courbe tout ce qu'il y a de plus régulière " ne définit pas l'objet "courbe" .

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 17:47

D'accord.

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 17:51

https://fr.wikipedia.org/wiki/Courbe

Citation :
Ainsi une courbe plane peut être représentée dans un repère cartésien par la donnée de lois décrivant abscisse et ordonnée en fonction du paramètre (équation paramétrique)


Je ne vois pas ce que tu veux que je précise de plus.

Posté par
etniopal
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 18:13

Il n'y aurait pas la mot "application" dans la définition de " courbe " ?

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 18:40

Et donc ?

Tu veux bien arrêter de jouer aux devinettes ?

Posté par
etniopal
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 18:56

Pour moi , une courbe fermée de ² est , avant tout , une application d'un intervalle [a , b] ( où a b ) dans ² .

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 18:59

D'accord, mais en quoi cela m'aide ?
Je précise que j'ai posté l'énoncé exact.

Posté par
carpediem
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:04

salut

en master on se doit effectivement d'être plus précis et rigoureux ...

on peut inscrire strictement un carré (courbe fermée) dans un disque ... et le rayon de courbure n'existe pas ou est infini ...

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:07

D'accord d'accord, maintenant que tout est bien défini on peut en venir au vrai problème ?

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:13

D'après mon cours, une courbe plane est la donnée d'une application continue. J'ai précisé cela dans mon second post en rajoutant qu'elle est régulière (car on a travaillé que sur des courbes régulières durant tout le semestre donc j'imagine que c'est sur ce type de courbes que le prof voulait que l'on travaille en nous posant cet énoncé).

Alors svp si vous avez des idées de résolutions faites-en part ou bien posez moi la bonne définition mais inutile de me faire tourner en bourrique pour rien...

Posté par
carpediem
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:35

comment se calcule la courbure ?

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:37

A partir d'une paramétrisation, après faut prendre le déterminant de la dérivée première et seconde et diviser par la norme de la dérivée au cube.
Puisque ma courbe est régulière y a pas de pb à cette définition.

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:40

D'ailleurs on peut aussi supposer que l'on la paramètre par longueurs d'arcs pour se simplifier la vie.

Bon, puisque t'as l'air de vouloir que je pose les quantités....

\Gamma est le support de la courbe régulière de paramétrisation par longueur d'arc \phi:I \rightarrow ² avec I un intervalle de .

Posté par
carpediem
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:46

ben il me semble qu'il le faut ...

quelle relation entre courbure et rayon ...

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:47

Le rayon du cercle osculateur est l'inverse de la courbure.

Posté par
luzak
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:49

Bonsoir !
Tu as parlé plusieurs fois de "régulière".
Pour moi un "arc régulier" est un arc sans points stationnaires. Cela ne suffit pas pour définir la courbure à moins qu'on ait changé les définitions !

S'il te plaît, définition de ce que tu appelles "régulière".

Ce que tu proposes dans le dernier message ne définit pas une courbe fermée !

Le paramétrage t\in[0,1]\mapsto(0,0)+t(1,0) vérifie ta condition et la courbure est constamment nulle...

Posté par
nicomezi
re : Courbe fermée contenue dans un disque 03-11-15 à 19:52

Les paramétrisations étaient toutes de classe C infini. Désolé c'était un peu évident pour moi car on a parlé de ça durant tout le semestre (d'où l'énoncé concis d'ailleurs) à du coup j'ai tendance à aller un peu vite sur ces histoires.

J'ai oublié de préciser que si I=[a,b], on a \phi (a) = \phi (b) avec un raccordement C infini.

Posté par
luzak
re : Courbe fermée contenue dans un disque 04-11-15 à 08:06

Bonjour !
Sans avoir de solution je suggère :
Il vaut mieux prendre un arc bi-régulier car des rayons de courbure infinis ne sont pas faciles à manipuler. Pour un tel arc, grâce au théorème du relèvement, on peut paramétrer avec l'angle polaire de la tangente orientée.

Si t désigne ce paramètre on a les formules classiques : x'(t)=\rho(t)\cos t,\;y'(t)=\rho(t)\sin t,\;\rho(t) désignant le rayon de courbure.

Par translation, homothétie on peut supposer que le disque contenant l'arc est le disque unité. Le problème se ramène donc au suivant :
Si z : [a,b]\to\C de classe C^1 avec |z|\leqslant1,\;t=\mathrm{arg}(z'(t)) et z(a)=z(b),\;z'(a)=z'(b) peut-avoir \forall t\in[a,b],\;|z'(t)|>1 ?
Pour le moment je cherche autour de z(t)=z(a)+\int_a^tz'(u)\mathrm du



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