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Comment utiliser la condition nécessaire du premier ordre pour identifier les candidats à un extremum local ?

En utilisant : si ff de classe C1\mathcal{C}^1 sur un ouvert admet un extremum local en x0x_0, alors f(x0)=0\nabla f(x_0) = 0

L'objectif

Sélectionner les candidats à un extremum local d'une fonction C1\mathcal{C}^1 définie sur un ouvert de Rn\mathbb{R}^n via la condition nécessaire du premier ordre.

Le principe

Si f ⁣:URf \colon U \to \mathbb{R} est de classe C1\mathcal{C}^1 sur l'ouvert URnU \subset \mathbb{R}^n et admet un extremum local en x0Ux_0 \in U, alors f(x0)=0Rn\nabla f(x_0) = 0_{\mathbb{R}^n}. La réciproque est fausse : un point critique peut être un col (point-selle), donc la condition est nécessaire mais non suffisante.

La méthode
  1. 1
    Je vérifie les hypothèses : UU est un ouvert de Rn\mathbb{R}^n et ff est de classe C1\mathcal{C}^1 sur UU.
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  2. 2
    Je détermine tous les points critiques en résolvant f(x)=0\nabla f(x) = 0 sur UU ; ce sont les seuls candidats à un extremum local intérieur.
    Voir
  3. 3
    Pour chaque point critique x0x_0, je décide s'il s'agit effectivement d'un extremum local : soit en étudiant directement le signe de f(x)f(x0)f(x)-f(x_0) au voisinage, soit (en ecg2-appro) via la condition d'ordre 2 (Hessienne).
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  4. 4
    Je conclus en listant les extrema locaux (minimums, maximums) et en écartant les points critiques qui ne le sont pas (cols).
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Exemple corrigé

Difficulté croissante de 1 à 4

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