INPVLMS — préversion technique
Séance 06 · Analyse I

06 — Calcul différentiel

Manier gradient, jacobienne et formule de Taylor à plusieurs variables sans confondre leurs rôles.

01:36 / 06:52Définition du gradient
Étape 1 · Séquence 06:52

Gradient et lignes de niveau

Pourquoi le gradient est orthogonal aux lignes de niveau, et ce qu’il indique de la plus forte pente.

Fichier source · LaTeX06-calcul-differentiel.tex

Calcul différentiel

Chapitre 6

Calcul différentiel

Le gradient d’une fonction numérique rassemble ses dérivées partielles en un vecteur. Il est orthogonal aux lignes de niveau, et il pointe la direction de plus forte croissance : deux propriétés qui suffisent à lire un paysage de niveaux sans calcul.

∇f (a) = ( ∂f/∂x (a), ∂f/∂y (a) )

§ 17 — Règle de la chaîne

La différentielle d’une composée est la composée des différentielles : matriciellement, la jacobienne de g rond f au point a est le produit de la jacobienne de g au point f(a) par celle de f en a. L’ordre du produit n’est pas négociable.

J_{g∘f}(a) = J_g(f(a)) · J_f(a)

§ 18 — Théorème de Schwarz

Pour une fonction de classe C², l’ordre de dérivation ne compte pas : les dérivées croisées sont égales, et la hessienne est symétrique. Sans l’hypothèse C², l’égalité tombe — le contre-exemple classique le montre en un seul point.

C²
∂²f/∂x∂y = ∂²f/∂y∂x
Hessienne
symétrique
Sans C²
égalité fausse

§ 19 — Taylor à l’ordre 2

Au voisinage d’un point, l’accroissement s’écrit avec le gradient au premier ordre et la hessienne au second. En un point critique, le gradient s’annule : c’est la hessienne qui décide alors de la nature du point — minimum, maximum ou col.

« Le gradient dit où chercher ; la hessienne dit ce qu’on a trouvé. »