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Niveau Master Maths
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Paramétrisation eliptoïde

Posté par
cosinus314
09-04-20 à 17:23

Bonjour,
devant calculer l'aire d'une eliptoïde définie par x^2 + y^2 + 5z^2 = 1, je cherche une paramétrisation.

Mais je galère car toutes celles que je trouve me donnent des intégrales impossible à calculer...

PS: J'utilise la formule de l'aire pour calculer l'intégrale, je trouve une paramétrisation (fonction de 2 variables) et je calcule le produit vectoriel de ses dérivées partielles, puis j'intègre sa norme selon mes deux variables.

Merci de votre attention.
Cordialement,
Rémi

Posté par
XZ19
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 17:46

Bonjour  
Il faudra  revoir le vocabulaire,    "eliptoïde"  c'est nouveau?

Sinon,  tu as une figure de révolution donc  passes en  coordonnées cylindriques.

Posté par
cosinus314
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 17:53

J'ai essayé les coordonnées cylindriques, c'est à dire poser (x,y,z)=(r.cos \theta ,r.sin\theta, \frac{1}{\sqrt(5)}\sqrt(1-r^2)

Afin de satisfaire l'équation. Est ce bon ?

Puis calculer la norme du produit vectoriel des dérivées partielles, et l'intégrer sur R x [0,2\pi]. Mais je n'arrive pas à calculer la primitive du produit scalaire...

Posté par
XZ19
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 18:06

Alors  comment se nomme  ta surface ?  

Sinon je ne comprends pas l'intégrer sur  R\times ...  

Est-ce que au moins   tu  peux préciser  
1.  les  2 paramètres
2.  Le domaine parcouru par  les 2 paramètres.  

Ensuite pour les calculs vus que tu ne les donnes pas, on ne peut savoir vraiment où est le problème  

Posté par
cosinus314
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 18:24

Voici mes calculs:

Je pose (x,y,z)=(r cos \theta, r sin \theta, \frac{1}{\sqrt(5)} \sqrt(1-r^2))
avec (r,\theta) \in ]0, +\infty [x [0, 2\pi[, par définition du changement de variable en coordonnées cylindriques. L'équation x^2 +y^2 + 5z^2 =1 n'ajoute pas de conditions supplémentaires.

On calcul les dérivées partielles de F le difféomorphisme ci dessus.
\frac{\delta F}{\delta r} = (cos \theta, sin \theta,\frac{-r}{\sqrt(5)}\frac{1}{\sqrt(1-r^2)})
et \frac{\delta F}{\delta \theta} = - r sin  \theta, r cos \theta,0)

Il s'agit donc de calculer le produit vectoriel de ces deux vecteurs, et l'on trouve (\frac{-r^2 cos \theta}{\sqrt(5)\sqrt(1-r^2)},\frac{r^2 sin \theta}{\sqrt(5)\sqrt(1-r^2)} , r), qui est de norme |r|\sqrt(\frac{r^2}{5(1-r^2)}+r^2) = N

Maintenant par la formule de l'aire, il faut donc calculer \int \int N d \theta d r, sur le domaine cité précédemment.



Ma méthode est elle correcte? Ou doit on rajouter des condition sur les deux variables, par exemple regarde que le produit vectoriel est non nul ET que F soit continue (j'ai vu ça dans le cours sans trop le comprendre)?

Posté par
XZ19
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 18:32

1.  Ton  erreur essentielle  est  le domaine parcouru  par r.  
Ton ellipsoïde tu aurais pu la dessiner  ça ressemble  à un ballon de rugby.  
Tu crois vraiment que r  prend toutes ses valeurs dans [0 ,\infty(

Donc faut corriger ça en premier.

2. tu as une erreur de signe dans  le vecteur normal.  Peux tu simplifier N  

Posté par
XZ19
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 18:33

De plus pourquoi  mettre une valeur absolue  à r  alors que r>0. ?

Posté par
larrech
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 19:17

Bonjour,

Si je puis me permettre, erreur d'inattention là ;

r\sqrt(\frac{r^2}{5(1-r^2)}+{\red 1}) = N

Posté par
larrech
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 19:21

Autre remarque, si r>0, on n'a que le 1/2 ellipsoïde.

Posté par
XZ19
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 19:39

Oui  tu as raison  @larech pour les  2 remarques.  D'abord   le résultat  N  que @cosinuspi a donné n'est pas homogène donc il y a une erreur.  
Ensuite  sa paramétrisation  ne concerne  que  les z  positifs ...

En effet  l'équation étant r^2+5 z^2=    1   donc z=\pm  \sqrt{1-r^2}

Posté par
XZ19
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 20:02

En fait le gars  il a posé la question en même temps  ailleurs, on lui a donné un lien avec  une autre paramétrisation et la solution complète.

Alors il s'en fout de savoir comment il aurait pu continuer ici.

  

Posté par
cosinus314
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 21:17

Bonjour,
Merci beaucoup pour vos explications. En effet j'aurais dû dessiner avant la figure.

Après rectification du vecteur N, je tombe sur quelque chose d'intégrable...

Merci de m'avoir donné l'astuce du dessin je pense que ça aide carrément pour voir si on est dans le juste.
Bonne soirée !

Posté par
larrech
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 21:24

La prochaine fois donne ton résultat...

Posté par
cosinus314
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 21:33

Oh pardon,
J'ai trouvé  2 \pi \sqrt(5)

Posté par
cosinus314
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 21:46

En fait j'ai une question complémentaire, plus de type méthodique :

Quand on a notre diffeo (en gros notre paramétrisation), doit on rajouter des conditions sur les deux variables \theta et r qui sont:
•le produit vectoriel doit être non nul
•la paramétrisation doit être continue (car diffeo)

Ou cela est il toujours vrai, ou pas du tout obligatoire ?
Ce sont deux conditions qui "traînent" dans mon cours et que je ne sais pas comment utiliser...

Posté par
larrech
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 22:09

cosinus314 @ 09-04-2020 à 21:33

Oh pardon,
J'ai trouvé  2 \pi \sqrt(5)


Alors tu n'as pas dû calculer l'intégrale citée plus haut.

Posté par
cosinus314
re : Paramétrisation eliptoïde 09-04-20 à 22:21

c'est pourtant ce que j'ai fait... peut être avec erreur de calculs...

enfin, ce n'est pas la réponse qui m'importe mais plus la méthode. D'où ma question dans mon précédent message, ma méthode est elle complète?



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