problème d'optimisation

Titre initial : Etudier et resoudre un probléme Optimisation
[Le titre doit être court. Tu as tout le corps du message pour préciser ce qu'il y a à faire? AD]

Bonsoir tout le monde et merci d'avance pour toute aide :

Soit f : R² ---> R f(x,y)=x+2y Etudier et résoudre le problème (P) : min f(x,y) ; x²+y²=5
Je sais qu'on doit chercher l'unicité et l'existence et démontrer que f est continue ... et la convexité d'un ensemble ...

Réponses

  • Bonsoir,

    comme $x^2+y^2=5$ est l'équation d'un cercle, tu peux facilement te ramener à la minimisation d'une fonction continue à une variable sur un compact.
  • Merci Mr Kamel mon probléme est du niveau L3 optimisation non linéaire et j'ai vu dans une correction d'un TD ceci
    R² est un esp.de Hilbert K=(x;y dans R²/ x²+y²=5) est convexe +fermé +borné
    > faiblement fermé et que f est continue
    mais j'ai rien compris la exactement la phrase faiblement fermé !!!!
    merci
    -
  • Je ne vois pas trop ce que la topologie faible vient faire dans ce problème et comme ce n'est pas mon fort :), je passe la main.
  • Tu peux reprendre la main, la topologie faible n'a strictement rien à voir là-dedans. ;) Ceci dit, c'est un peu inquiétant, cette correction de TD. :-(
  • Bonne nuit,

    Ton ensemble de contraintes K = {(x,y) / x2 + y2 = 5} est fermé borné (donc compact), mais il n'est guère convexe.
    Est-tu sûr de ne pas avoir pris l'exercice N et la solution M avec N ≠ M ? 8-)

    Bien cordialement.
  • merci a tous moi aussi ca m'etonne de trouver le mot faible la dedans
    SVP est qu'il ya quelqu'un qui sait ou je peux trouver des exercices corrigés comme ce genre (resoudre et etudier un probléme "chercher l'existence et l'unicité par coércivité et convexité et methode de gradient ) et aussi s'il y a des examens corrigé d'optimisation non linéaire
    merci
  • porquoi n'est guére convexe si surement convexe puisque: Dans un espace vectoriel normé (réel ou complexe), toute boule est convexe, qu'il s'agisse d'une boule ouverte ou d'une boule fermée.B(0;racine de 5)
  • Oui mais $K = \left\{(x,y) / x^2 + y^2 = 5\right\}$ c'est une sphère, pas une boule. Essaye de relier $(\sqrt{5},0)$ et $(0,\sqrt{5})$ par un segment pour t'en convaincre...
  • Bonjour

    Essaie la méthode des multiplicateurs de Lagrange. Une condition nécessaire est qu'il existe des réels $(\ell_{i})_{1 \leq i \leq n}$ ici $n=2$
    $$df_{a}=\sum_{i=1}^{n}{\ell_{i}F'_{i}(a)}$$.
    Tu trouveras des points stationnaires (susceptible de rendre $f$ minimale ou maximale ou pas) mais il faut vérifier que tu as bien des extrema.
  • Bonjour Meee88.

    Pour vérifier ce que tu auras trouvé par les méthodes de ton cours, voila une présentation géométrique de ton problème :
    Dans un repère orthonormé d'origine $O$, on considère le cercle $C$de centre $O$ et de rayon $\sqrt 5$, et les droites $D_a$ d'équations $x+2y=a$. Déterminer l'ensemble $I$ des valeurs de $a$ pour lesquelles $D_a$ coupe $C$, et le minimum $m$ de $I$. Montrer que la droite $D_m$ est tangente au cercle $C$ en un point $M$ tel que $\overrightarrow{OM}$ est orthogonal à toutes les droites $D_a$.

    Cordialement.
  • En fait j'ai regardé de plus près. Ton ensemble de contraintes est un cercle de rayon $\sqrt{5}$ dans le plan de côte $z=0$. C'est donc un fermé borné de $\mathbb{R}^{2}$. Ta fonction f(x,y) est continue donc elle admet forcément des extremas sur le domaine de contraintes. (fonction continue sur un compacte).
    Tu appliques la méthode des multiplicateurs de Lagrange: il existe $l \in \mathbb{R}$ tel que: $\frac{\partial f}{\partial x}= l \frac{\partial F}{\partial x}$ et
    $\frac{\partial f}{\partial y}= l \frac{\partial F}{\partial y}$ soit:
    $x^{2}+y^{2}-5=0$ (contrainte) $1=2lx$ et $2=2ly$ tu trouves $l$ et tu trouves les points.
  • Si on connait la méthode des multiplicateurs de Lagrange, alors c'est très facile !
    $\nabla f=\lambda\nabla g$ et $g(x,y)=5$, où $f(x,y)=x+2y$ et $g(x,y)=x^2+y^2$.
    On trouve $(1,2)=\lambda(2x,2y)$ et $x^2+y^2=5$, i.e. $y=2x$ et $x^2+y^2=5$. Finalement $(x,y)=(-1,-2)$ ou $(x,y)=(1,2)$
    Le premier point correspond au minimum de $f$ et le deuxième au maximum de $f$ sur la sphère $x^2+y^2=5$.
    Sinon, puisqu'on est dans la sphère, on peut utiliser les coordonnées polaires. On peut prendre $x=\sqrt{5}\cos\theta$ et $y=\sqrt{5}\sin\theta$.
    $f=\sqrt{5}(\cos\theta+2\sin\theta)$ et on essayera de minimiser cette nouvelle fonction d'une variable $\theta$.
  • Bonjour,

    La méthode de Gerard0 est très bien du point de vue géométrique.
    Pour coller peut-être plus à ton cours, pose $L(x,y,\lambda)=x+2y+\lambda(x^2+y^2-5)$ le Lagrangien qui est bien de classe $C^2$ sans soucis. Ensuite, il faut résoudre le système $$\frac{\partial L}{\partial x}=0, \quad \frac{\partial L}{\partial y}=0, \quad \frac{\partial L}{\partial \lambda}=0.$$

    Cela donne 2 points critiques (pour le Lagrangien) $A(x=-1, y=-2, \lambda=1/2)$ et $B(x=1, y=2, \lambda=-1/2)$.
    Or la fonction à optimiser définie par $f(x,y)=x+2y$ est linéaire et le terme de contrainte $x^2+y^2-5$ est convexe (comme sommes de fonctions convexes par exemple).
    Si $\lambda=1/2>0$ le Lagrangien est donc convexe en $(x,y)$, ainsi $A$ est un minimum global sous contrainte. \\
    Si $\lambda=-1/2<0$ le Lagrangien est donc concave en $(x,y)$, ainsi $B$ est un maximum global sous contrainte.

    sk.
    [7 modifs pour arriver à taper un truc censé, aie]
  • Au sujet du convexe évoqué par la correction, ce n'est pas $\{(x,y):x^2+y^2=5\}$ qui est un ensemble convexe comme cela a été remarqué plus haut, c'est bien la fonction contrainte définie par $C(x,y)=x^2+y^2-5$.

    On a aussi la mauvaise habitude en optimisation convexe de dire aussi que, par exemple, la fonction définie par $f(x,y)=x+3$ est linéaire une constante "ne comptant pas" en convexité. C'est écrit dans des tas de bouquins, et ça embrouille parfois les étudiants lorsqu'ils font l'algèbre linéaire en même temps et dire au prof d'algèbre que l'application $f$ définie $f(x)=x+3$ est un endomorphisme de $\mathbb{R}$ pose quelques soucis...

    Par contre, c'est marrant, l'exo est ultra simple (on fait ce genre de truc en L1 éco par exemple ou L1 MASS) et semble venu d'un cours où la théorie est archi-poussée.

    sk.
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