Les lignes de niveau d'un produit
Exercice · niveau 2 · mathématiques approfondies (ECG 2e année), chapitre 5 — Fonctions de plusieurs variables : continuité et calcul différentiel · Continuité et lignes de niveau
Énoncé
Soit . Justifier que est continue sur , puis décrire ses lignes de niveau pour , et .
Corrigé
La continuité. est une fonction polynomiale des deux variables. Or les fonctions polynomiales sont continues sur tout entier : aucun point n'est à examiner.
Le niveau . L'équation équivaut à ou , car un produit de deux réels est nul si et seulement si l'un des facteurs l'est. La ligne de niveau est donc la réunion des deux axes de coordonnées. C'est le point qui surprend : ce n'est pas une courbe, mais deux droites qui se croisent à l'origine.
Le niveau . L'équation impose et s'écrit alors . C'est une hyperbole, formée de deux branches : l'une dans le quadrant où et , l'autre dans celui où et — puisque le produit doit être positif, les deux coordonnées sont de même signe.
Le niveau . De même : c'est l'hyperbole symétrique de la précédente par rapport à l'axe des abscisses, dont les deux branches occupent cette fois les quadrants où et sont de signes contraires.
Une vérification. est au niveau , au niveau , au niveau : chacun sur une seule ligne, car deux lignes de niveau ne se coupent jamais.
Le point à retenir. Les lignes de niveau ne sont pas toujours des courbes régulières. Celle qui passe par un point où le gradient s'annule — ici l'origine, où — peut présenter un croisement.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.