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Niveau école ingénieur
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normale à une courbe en un point P

Posté par
glouvincs
20-12-11 à 19:40

bonsoir,


On considère , la courbe du plan définie par y^3 + x^2 + a^2xy= 1 av a un parametre reel strictement négatif.

Soit P( xp;a) [!!smb]gammamaj[/smb. Determiner a pour que la normale à la courbe à la courbe en P passe par le point Q(-2/5;0).

ce que j' ai fait:

j'ai utilisé la derivation implicite puis j'arrive à :

y'= -(2x+a^2y)/(3y^2+a^2) = m ( sauf erreur) => coefficient directeur de la tangente en P. Pour l'écriture ici x= xp

j'en déduis m'= -1/m ( coefficient directeur de la normale).

On sait que Q appartient à la normale... mais malgré cela je suis embeté car je me retrouve avec un parametre a et des une variable xp dans mon équation... Comment faire pour résoudre?' Merci de votre aide

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 20:19

Il s'agit très exactement du théorème des fonctions implicites. Assez grossièrement, que dit-il ? C'est un théorème d'analyse important !!!

A +

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 20:30

re, je suis désolé mais on n'a pas encore vu ce théorème... on peut pas s en sortir sans celui ci ?

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 20:40

Je te cite :

Citation :
j'ai utilisé la derivation implicite


Qu'as donc tu utilisé ?

A +

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 20:42

je ne sais pas, j'ai juste dérivé !

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 20:44

Tu as dérivé (sic) quelle fonction (sic) ?

A +

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 20:48

j'ai dérivé y^3 + x^2 + a^2xy-1=0

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 20:59

je ne vois pas comment m'y prendre...

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:05

Ok ! Très trsè bièvement, posons f(x,y)=y^3 + x^2 + a^2xy-1. Soit \Gamma son graphe. Si (u,v)\in\Gamma, l'on a :

\dfrac{\partial}{\partial\,x}f(u,v)=2u+a^2v et \dfrac{\partial}{\partial\,y}f(u,v)=3u^2+a^2v. Ainsi a-t-on :

(x-u)\dfrac{\partial}{\partial\,x}f(u,v)+(y-v)\dfrac{\partial}{\partial\,y}f(u,v)=0

Y a-t-il des notions qui te sont étrangères ?

Si tel n'est pas le cas, je te laisse finir !!

A +

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:11

Merci de ta reponse. Je ne vais pas te mentir, je ne comprends pas vraiment ce que tu as écrit... ce n'est pas grave. Merci quand meme

A+

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:13

Je précise que

(x-u)\dfrac{\partial}{\partial\,x}f(u,v)+(y-v)\dfrac{\partial}{\partial\,y}f(u,v)=0

est une équation de la tangente en le point de coordonnées (u,v). Tu détermineras une telle équation pour le point P(x_P,a) et tu concluras avec tes hypothèses.

Remarque : Derrière tout ça, il y le théorème que je t'ai indiqué, avec toutes les notions topologiques qui s'y rattachent.

A +

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:16

@Glouvincs :

Citation :
(2x+a^2y)/(3y^2+a^2x)


C'est ton calcul, corrigé par mes soins. Comment as-tu fait ?

A +

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:22

Merci beaucoup de te donner la peine pour m'expliquer mais ces notions me disent vraiment rien. Aujourd'hui en cours, nous avons vu le th de Rolle, et la dérivation de fonction paramétrique...

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:28

Non ! Laisse tomber mes notions (sic) et explique moi ton calcul comme je viens de te le demander deux posts au dessus. Est-ce trop de demander ?

A +

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:36

Je recommence mon raisonnement: Nous avons une courbe d'équation:
y^3 + x^2 + a^2xy= 1
y^3 + x^2 + a^2xy -1= 0  

Je souhaite déterminer l'équation de la tangente qui passe par P. Par conséquent je dérive :

3y'y^2 + 2x + (y+xy')a^2 =0
        
je mets en évidence y'(3y^2 + x*a^2) = -2x-y*a^2

y'= -(2x+y*a^2)/(3y^2 + x*a^2)    Ceci est le coefficient directeur de la tangente en P.

En en deduit celui de la normal par la relation m*m'=-1

mais je suis bloqué avec ce fichu parametre

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:47

Non ! Tu ne peux pas dériver de la sorte, sauf si x et y sont des fonctions d'une variable, disons t ; et encore !!!!

Si quelqu'un d'

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:49

Si quelqu'un d'autre veut prendre la suite.

Ne manque pas de venir donner la solution.

A +

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:54

Excuse moi , mais je ne comprends pas pourquoi on ne pourrait pas deriver de la sorte. J'ai un exercice avec ce genre d'équation et dans le corrigé il marque " Derivation implicite de la relation definissant la courbe...


Ps: Pour moi y est fonction de x

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 21:55

Au secours !!!

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:04

Explication très simple : Posons f(x)=x^2. L'on veut chercher la tangente à C_f au point T(1,1). Tu sais faire.

Voici une autre méthode. Tu poses h(x,y)=y-x^2 et tu calcules les dérivées partielles

\frac{\partial}{\partial\,x}h(x,y)=-2x et \frac{\partial}{\partial\,y}h(x,y)=1. Ainsi a-t-on

\frac{\partial}{\partial\,x}h(1,1)=-2 et \frac{\partial}{\partial\,y}h(1,1)=1.

Une équation de la tangente est donc

(x-1)\frac{\partial}{\partial\,x}h(1,1)+(y-1)\frac{\partial}{\partial\,y}h(1,1)=-2(x-1)+(y-1)=0.

Autrement dit, l'on a

y=2x-1

N'est-ce pas que tu trouves par la voie habituelle ?

A +

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:04

Bonsoir,

hormis la dernière division écrite (il faut faire attention aux x éventuels qui donneraient un dénominateur nul), ce que propose glouvincs me parait correct: il dérive par rapport à x, en considérant y comme une fonction de x.

Après, tu n'as pas dit quelles étaient les coordonnées de P.
Tu remplaces x et y, puis tu obtiendras la pente de la tangente, puis la pente m' de la normale, en fonction du seul paramètre a.
Enfin, tu écris que la pente de (PQ) vaut m', et tu obtiens a!

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:05

DHilbert: ta méthode est également correcte, mais glouvincs ne l'a pas encore vue en cours.

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:18

DHilbert: je suis d'accord avec toi. Je suis désolé mais je n'ai vraiment pas vu ces notations. Je suis vraiment désolé de pour ces incompréhensions.

Merci tiweg pour ta reponse.

Comme dit dans l'énoncé, la seule info est que le parametre a est négatif et que l'abscisse de p notée xp est négative.   P (xp,a)

Supposons que l'équation de la normal et du type

Y= ((3y^2 + x*a^2)/(2x+y*a^2))X + B comment puis je determiner a sachant que P et Q appartiennent a la normale ??

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:30

Donc si je comprends bien, l'ordonnée de P est le même paramètre a qui apparait déjà dans l'équation de la courbe ??
C'est le même a ?

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:34

Exactement Tigweg!

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:40

Le point Q a pour coordonnées Q(-5/2;0)  (enoncé)

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:45

Mouais c'est bizarre tout ça...tu es certain qu'on n'a pas plus d'informations que ça?

Je trouve m'=\frac{(3+x_P)a^2}{2x_P+a^3} et \frac{a}{x_P+\frac{2}{5}} pour pente de (PQ) .

La normale en P passe par Q ssi ces deux expressions sont égales.

Le problème, c'est qu'on tombe sur une équation de degré 3 en a, et qu'il faut supposer que l'abscisse de P est différente de de -3 et de -\frac 25 , sinon plus rien ne marche!!

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:54

Je réécris l'énoncé mot pour mot

Soit la courbe du plan définie par y^3 + x^2 + a^2xy= 1 avec a un paramètre réel strictement négatif.

Soit P (xp; a) , xp < 0 . Déterminer a pour que la normale à la courbe en P passe par le point Q ( -5/2;0)

Voila l'enoncé exact... et je ne vois pas comment faire haha...

Merci Tigweg d'avoir cherché

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 22:58

et sinon je trouve m' presque comme toi sauf que moi j'ai 2 au numérateur au lieu de 3! J'ose pas te contredire pour ca....

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:03

Es-tu certain que P n'a pas plutôt pour ordonnée alpha (\alpha) ?

Des fois, quand les caractères sont écrits petits, on perçoit mal la différence!

Si c'était le cas, on n'aurait plus qu'une équation du second degré en alpha!

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:04

En relisant ton post, je suis tout à fait d'acc avec toi. Le problème depuis le début ce que l'on a pas assez d'informations pour aboutir. xp est inconnu, on sait juste qu'il est négatif. J'ai vraiment pas l'habitude de raisonner avec des paramètres en plus....

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:04

Qu'as-tu pour y', après avoir remplacé?

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:06

Ok !

Je pense qu'il faut trouver a (ou alpha) en fonction de x_P, et non pas sa valeur "exacte", qu'il est impossible de trouver puisqu'on n'a pas l'abscisse du point P !

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:06

Non malheureusement l'ordonnée est bien a !

Et pour information la réponse est a = -1


Mystère....

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:07

Bon là, je vote pour une erreur d'énoncé!
C'est un DM ?

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:09

pour y' = (a^2*(2+xp))/(2xp+ a^3)

Dsl pour la présentation, mais je sais pas comment ecrire autrement (autre probleme LOL)

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:11

Non c'est une série d'exercices que je dois faire chaque semaine en analyse pour me preparer aux exams de Janvier. C'est un DM si on veut! L'erreur dans l'énoncé me parait honnêtement  très improbable... mais si tu le dis !

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:13

Ok ça c'est plutôt pour m', mais avec un 3 au lieu du 2 au numérateur (relis ton post de 21h36, tu as dû mal recopier le 3 d'une ligne à l'autre).

Si tu as envie d' écrire les formules en Latex, tu peux te référer au lien interne suivant: [lien]

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:17

ah oui excuse moi erreur de ma part ...

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:20

c'est une arnaque ce problème, je tourne en rond depuis toute la soirée...

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:22

Citation :
c'est une arnaque ce problème


-> Je suis assez d'accord avec toi !!

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:24

Non plus sérieusement, ton énoncé conduit exactement à ce que je t'ai donné, on ne peut rien dire de plus a priori.
Il manque clairement des hypothèses...
Enfin bon, attends le corrigé et tu aviseras; tiens-nous informés!

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:28

Merci de ton aide, je te tiens au courant, je vais d'urgence voir un prof demain !!! Bonne nuit

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 20-12-11 à 23:30

Avec plaisir
Ca marche, à bientôt, bonne nuit à toi aussi !(pleine de normales, de m', et d'équations! )

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 21-12-11 à 12:29

Hello Tigweg, finalement il n'y avait pas d'erreurs dans l'énoncé, on peut très bien déterminer l'abscisse du point P grâce aux hypothèses .

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 21-12-11 à 12:44

De visu, il me semble qu'il est possible d'exprimer x_P en fonction de a. Est-ce cela ? C'est une équation de la normale qui nous permet d'y arriver.

J'aimerais avoir ta solution.

Toutes mes excuses pour hier soir !

A +

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 21-12-11 à 13:29

Salut DHilbert, c'est moi qui tient à m'excuser de ne pas comprendre tes explications, car tout simplement je ne suis pas aussi "loin que vous" !!.


Concernant le problème.

Le problème que posait le problème c'est qu'effectivement, on ne connaissait pas xp

pour le déterminer: On sait que le point P appartient à par conséquent ses coordonnées vérifient  y^3 + x^2 + a^2xy= 1
on obient donc:
a^3+xp^2+a^3xp-1=0
a^3(1+xp) + xp^2-1=0
 (xp+1)(a^3+xp-1)=0

xp=-1 ou xp=1-a^3

Or par hypothèse xp et a sont négatif. Dans la deuxième solution xp est positif !

par conséquent xp=-1
Après si on reprends le message de Tigweg de 22h45, j'apporte une petite correction qui est due à l'erreur du point Q que j'avais fournie en posant le problème. On a donc :

m'=\frac{(3+xp)a^2}{2xp+a^3} = \frac{a}{xp+\frac{5}{2}}


on remplace xp par -1, puis on trouve normalement la valeur a = -1

Merci à tous les deux pour votre grande contribution à cette exo. A bientôt sans doute car c'est que le début des vraies études post bac

Posté par
glouvincs
re : normale à une courbe en un point P 21-12-11 à 13:31

et mince pr les fautes d'orthographe, j'ai honte ! cet exo !

Posté par
DHilbert
re : normale à une courbe en un point P 21-12-11 à 13:34

Merci beaucoup. Moi aussi je faient beaucoups de phautes. Et ce ne sont pas des sottises. C'est honteux !!!!

Et zut.

Merci encore !!!!

A +

Posté par
Tigweg Correcteur
re : normale à une courbe en un point P 22-12-11 à 12:01

Bonjour glouvincs,

toutes mes excuses à ton professeur, il n'y avait en effet pas d'erreur!
Je ne pensais pas qu'on pouvait trouver l'abscisse de P aussi facilement...mais l'hypothèse selon laquelle P était d'ordonnée a était évidemment cruciale!!
Moi aussi j'ai honte de ne pas avoir pensé à ça, c'était pourtant la première chose à faire!!!

Bonne journée et merci d'avoir posté ta solution!



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