Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Real analysis

Un rectangle de taille

by Nolan_2o·
15
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Français

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Considérons un fil de longueur l>0l>0 avec lequel nous voulons construire un rectangle.
Quelles doivent en être la longueur l1l_1 et la largeur l2l_2 pour que son aire soit maximale ?

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Solutions

1
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Soit A:R2RA : \mathbb{R}^{2} \longrightarrow \mathbb{R} définie par A(x,y)=xyA(x,y) = xy. L’objectif est d’optimiser AA sur l’ensemble DD des points (x,y)R2(x,y) \in \mathbb{R}^{2} tels que x+y=lx+y = l. Comme DD se paramétrise par γ:t(t,lt)\gamma : t \mapsto (t,l-t), il suffit d’optimiser la fonction AγA \circ \gamma sur ]0,l[]0,l[.

Comme (Aγ)(t)=t(tl)=t2tl(A \circ \gamma)(t) = t(t-l) = t^{2}-tl, AγA \circ \gamma est dérivable. Comme on cherche à otpimiser AγA \circ \gamma sur un intervalle ouvert, s’il existe un extremum, il est atteint en un point critique, et il suffit alors de dériver AγA \circ \gamma et de trouver les points critiques (s’il y en a) pour déterminer les potentiels extrema. On voit que (A γ)(t)=2tl(A \circ \gamma)'(t) = 2t - l, ainsi AγA \circ \gamma n’a qu’un seul point critique qui est t=l/2t = l/2. Comme la dérivée s’annule et change de signe en passant de positif\textbf{positif} à neˊgatif\textbf{négatif}, on déduit que l/2l/2 est un maximum.

En calculant, (Aγ)(l/2)=A(l/2,l/2)=l2/4(A \circ \gamma)(l/2) = A(l/2,l/2) = l^{2}/4.

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