Exo ED

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constanceadamo
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Exo ED

Message par constanceadamo »

Salut,

Je ne comprends pas comment résoudre cet exo de l'ED, assez inquiétant car il me parait assez basique...
Pourriez vous m'éclairer ?

Merci
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Dinh - G4ligan
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Re: Exo ED

Message par Dinh - G4ligan »

Salut !

Pour résoudre cet exo, il faut déjà prendre un peu de recul pour comprendre où est le sommet de la montagne, autrement dit, à quel point (de coordonnées x et y) on a un z maximal.

Tu peux passer par le gradient, ou si tu n'es pas trop à l'aise avec, voici une méthode avec un peu de logique...

Quand on étudie l'expression de z, on voit que c'est le produit de \(-150\) et \(4x^2+5y^2-93100\) ce qui signifie que ce deuxième facteur doit être le plus petit possible (moins fois moins égale plus).

Dans ce facteur (\(4x^2+5y^2-93100\)), si x et y sont négatifs ou positifs ne change rien vu qu'ils sont élevés au carré.
Vu qu'ils sont précédés d'un facteur positif à chaque fois (+4 et+5), on en déduit que pour que \(4x^2+5y^2-93100\) soit le plus petit possible, x et y doivent être nuls :

Image

Donc notre sommet a pour coordonnées : \(S(0;0)\)
et on a un truc du genre :
Image
où le trajet le plus rapide à prendre est en violet

A partir de là il faut faire avec les histoires de projection et tout, alors on peut déjà voir que le trajet est dans le sens \(-\vec{e_x}\) et \(-\vec{e_y}\) donc on garde que les réponses A et C

Enfin, quand on regarde bien ce qu'ils demandent, c'est un vecteur unitaire (on va l'appeler \(\vec{e_r}\), autrement dit, un vecteur de norme (longueur) 1.
Or, on voit bien que les coordonnées du vecteur de l'item C sont bien trop grandes pour que la norme soit égale à 1.
On peut vérifier que c'est bien l'item A qui est bon en calculant la norme du vecteur (c'est comme un triangle rectangle) :
\(||\vec{e_r}||=\sqrt{x^2+y^2}=\sqrt{(0,715)^2+(0,699)^2}\approx1\)

Donc : réponse A
Modifié en dernier par Dinh - G4ligan le 25 septembre 2020, 19:18, modifié 1 fois.
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Re: Exo ED

Message par Aymeric »

Cette question est caractéristique d'un gradient : de manière générale dans les questions où on te demande d'étudier une variation, il faut étudier une dérivation, ici un gradient puisqu'un gradient est en quelque sorte une dérivation vectorielle
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Re: Exo ED

Message par Dinh - G4ligan »

Voilà donc je te conseille d'aller voir ce qu'ils disent en correction en ED, mais tu peux toujours poser d'autres questions ici si j'ai pas été trop clair sur un point :D

PS1 : l'exo est plutôt chaud je trouve pour le premier ED mdrr
PS2 : y avait quand même quelques imprécisions dans la question, si on veut être un minimum rigoureux : ce n'est pas "la direction" qu'ils devraient demander, car cela n'implique que l'angle (l'orientation) du vecteur, et cela n'inclut pas le sens
(si c'est \(-(0.715\vec{e_x}+0,699\vec{e_y})\) ou \(+(0.715\vec{e_x}+0,699\vec{e_y})\))
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constanceadamo
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Re: Exo ED

Message par constanceadamo »

Merci infiniment, c'est limpide!

À quoi ressemble la résolution avec le gradient ?
Aymeric
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Re: Exo ED

Message par Aymeric »

Je préfère te prévenir, la correction de Dinh est beaucoup plus simple que celle que je vais te proposer :

Pour commencer petits rappels sur le gradient :

-Le gradient d'une fonction f(x,y) permet de déterminer comment varie la fonction en tout point de l'espace, il donne un vecteur dans la direction de la plus forte variation et dans le sens du moins élevé vers le plus élevé, d'où la pertinence de l'utiliser dans cet exercice !
-la formule du gradient : \(\overrightarrow{grad} \ z \ = \frac {\delta z} {\delta x} \cdot \overrightarrow{e_x} + \frac {\delta z} {\delta y} \cdot \overrightarrow{e_y}\)

Ce qui dans ce cas donne :

\(\overrightarrow{grad} \ z \ = -1200x \cdot \overrightarrow{e_x} - 1500y \cdot \overrightarrow{e_y}\)

Maintenant il faut appliquer le gradient au point M puisqu'il n'est pas constant mais dépend des coordonnées x et y !

\(\overrightarrow{grad} \ z \ (M) = -1200 \cdot 18,3 \cdot \overrightarrow{e_x} - 1500 \cdot 14,3 \cdot \overrightarrow{e_y} = -24960 \cdot \overrightarrow{e_x} - 21450 \cdot \overrightarrow{e_y} \)

Pour simplifier l'écriture, j'appellerais maintenant ce vecteur \(\overrightarrow M\)

Mais c'est pas fini ! Tu as maintenant un vecteur dont tu dois calculer le vecteur unitaire !

ce vecteur unitaire se trouve dans le cas général par ce calcul : \( \vec u = \frac {\overrightarrow {AB}}{|| \overrightarrow{AB} ||}\)

on doit donc tout d'abord calculer la norme du vecteur \(\overrightarrow M\) !

\(|| \overrightarrow{M} || = \sqrt { {M_x^2} + {M_y^2}} \approx 32910\)

On arrive à l'étape finale, calculer le vecteur unitaire de M.

\(\overrightarrow {u_M} = \frac {-24960 \cdot \overrightarrow{e_x} - 21450 \cdot \overrightarrow{e_y}}{32910} = -0.758 \cdot \overrightarrow{e_x} - 0.651 \cdot \overrightarrow{e_y} \)

Ce qui correspond approximativement à la réponse A (aucune idée de pourquoi les valeurs ne sont pas exactement les mêmes, mais tu commences à connaître la chanson, il faut arrondir au résultat le plus proche en Physique, puisque de toute façon il n'y en a toujours qu'un).

Pardon pour le retard mais il m'a donné du fil à retordre cet exo ^^
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constanceadamo
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Re: Exo ED

Message par constanceadamo »

C'est très clair merci beaucoup :)
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