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Niveau Licence Maths 1e ann
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diffeomorphisme

Posté par
chipie21
16-10-10 à 17:49

Bonjour

Montrer que (p, t) -> (pcost , psint)definit un diffeomorphisme de ]0; infini[ * ]0,2pi[sur un ouvert que l'on précisera. Montrer que bien qu'en tout point sa differentielle soit de rang maximum, cette application ne definit pas un diffeomorphisme de ]0,infini[ * R sur son image.
de même sur [0,infini[ * ]0,2pi[.

Cet exercice jai calculer le determinant different de 0 donc japlique le th d'inversion locale pour dire que c'est un diifeomorphisme mais aprés je ne comprend pas trop...

merci d'avance

Posté par
Arkhnor
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 17:51

Bonjour.

Calculer le déterminant ne suffit pas : tout ce que dit le théorème d'inversion locale, c'est que l'application est un difféomorphisme local.
Pour vérifier que c'est un difféomorphisme sur son image, tu dois en outre vérifier que l'application est injective !

Posté par
chipie21
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 17:53

pour la première estion cela suffit, non?? et aprés les deux questions avec les images je ne vois pas comment faire.

Posté par
Arkhnor
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 17:57

Pour la première question ce n'est pas suffisant. Tu dois montrer que l'application est injective sur ]0,+\infty[ \times ]0,2\pi[.
Pour déterminer l'image, il faut déterminer l'ensemble \{(p \cos t, p \sin t) \, / \, (p,t) \in ]0,+\infty[ \times ]0,2\pi[\}.

Fais un dessin, ce n'est pas très compliqué : il s'agit simplement des coordonnées polaires ...

Pour montrer que ce n'est pas un difféomorphisme avec ]0,+\infty[ \times \mathbb{R}, il suffit de vérifier que ce n'est pas injectif.
Là encore, un peu d'intuition géométrique devrait te guider ...

Posté par
chipie21
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 18:01

ah en fait, comme on multiplie par R ce sera obligatoirement surjectif, car pour 2pi et 4pi par exemple on aura la même image, c'est juste cela ??

Le fait que tu es bien réecris l'énoncé m'a paru plus clair, enfin si c'est bien ça

Merci pour ton aide

Posté par
Arkhnor
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 18:05

Citation :
omme on multiplie par R ce sera obligatoirement surjectif

Le contraire de injectif n'est pas surjectif. As-tu réussi à déterminer l'image ?
Néanmoins, (1,2\pi) et (1,4\pi) (ou n'importe quel réel strictement positif à la place de 1) ont bien les mêmes images. (je pense que c'est ce que tu voulais dire)

Posté par
chipie21
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 18:09

euh oui oui excuse moi je me suis un peu embrouillé!!
Comme deux point peuvent avoir la mm image alors ce n'est pas injectif donc ce n'est pas un diffeomorphisme!!
Je viens de chercher exactement la definition d'un diffeomorphisme et je viens de voir qu'il fallait que f et sa réciproque soit differentiable, quand je calcule le determinant cela suffit ?

Posté par
Arkhnor
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 18:17

Oui, ça suffit, c'est une conséquence du théorème d'inversion locale.
Je te donne un théorème qui caractérise les difféomorphismes entre des ouverts de \mathbb{R}^n.

On se donne un ouvert \Omega \subset \mathbb{R}^n et une application \Phi : \Omega \to \mathbb{R}^n.
Alors \Phi est un C^1-difféomorphisme sur son image si et seulement si il vérifie les 3 conditions suivantes :
- \Phi est de classe C^1, c'est-à-dire que ses dérivées partielles existent et sont continues,
- \Phi est injectif sur \Omega,
- le déterminant jacobien de \Phi est non nul en tout point de \Omega.

La condition sur l'injectivité est cruciale, et ton exercice montre un contre-exemple à ce théorème lorsqu'elle n'est pas vérifiée.

Posté par
chipie21
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 18:28

Je crois que j'ai compris à quelques détails prés, merci beaucoup pour ton aide!!

Posté par
Arkhnor
re : diffeomorphisme 16-10-10 à 18:30

De rien.
N'hésite pas à poser des questions sur les détails qui te posent problème.



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