Adloun

Sur un rectangle fermé

Exercice · niveau 2 · mathématiques appliquées (ECG 2e année), chapitre 9 — Fonctions de deux variables réelles et recherche d'extrema · Extrema sur un domaine fermé borné

Énoncé

Soit sur le rectangle fermé . Déterminer le maximum et le minimum de sur .

Corrigé

Existence. est polynomiale donc continue, et est fermé borné : est bornée sur et y atteint ses bornes.

Où chercher. Un extremum est soit intérieur — et c'est alors un point critique —, soit sur le bord. On traite les deux cas.

À l'intérieur. s'annule au seul point , qui est bien intérieur à . La hessienne y vaut , diagonale de valeurs propres et , toutes deux positives : minimum local, de valeur .

Sur le bord. On parcourt les quatre côtés, chacun ramenant à une fonction d'une variable : sur , décrit ; sur , décrit ; sur , décrit ; sur , de même. Le bord ne dépasse donc jamais , et atteint aux quatre sommets.

Conclusion. Le minimum vaut , atteint en ; le maximum vaut , atteint en , , et .

Vérification globale. sur tout entier, avec égalité au seul point : le minimum trouvé est même global.

Le point à retenir. Sur un fermé borné, la condition ne suffit jamais : elle est aveugle au bord, où le gradient n'a aucune raison de s'annuler. On étudie le bord séparément, côté par côté.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.