Adloun

Des ellipses comme lignes de niveau

Exercice supplémentaire · niveau 1 (application) · mathématiques approfondies (ECG 2e année), chapitre 5 — Fonctions de plusieurs variables : continuité et calcul différentiel · Lignes de niveau

Énoncé

Soit . Décrire les lignes de niveau de pour , , et .

Corrigé

Les niveaux atteints. est une somme de deux carrés, donc pour tout . Aucun niveau strictement négatif n'est atteint.

Le niveau . Il est donc vide : il n'existe aucun point tel que .

Le niveau . impose que les deux carrés soient nuls, donc et . La ligne de niveau est réduite à un seul point, l'origine.

Le niveau . s'écrit, en divisant par , C'est l'ellipse centrée à l'origine, de demi-axe selon (elle passe par ) et de demi-axe selon (elle passe par ).

L'allure générale. Pour , la ligne de niveau est l'ellipse , de demi-axes et : toutes ces ellipses sont emboîtées, et grandissent avec . Le gradient ne s'annule qu'à l'origine — l'unique point critique, où atteint son minimum global .

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