Plan
S´ eance 4 Distributions
P. Laurent Math´ ematiques 2
13 janvier 2006
Plan
Plan
1 Introduction
Quelques probl` emes Un probl` eme de m´ ecanique
La m´ ethode des charges ponctuelles
2 Les distributions sur R D´ efinition
Distributions et fonctions
3 Conclusion
Retour sur un probl` eme de m´ ecanique
Conclusion
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Distributions
1 Introduction
Quelques probl` emes Un probl` eme de m´ ecanique
La m´ ethode des charges ponctuelles
2 Les distributions sur R D´ efinition
Distributions et fonctions
3 Conclusion
Retour sur un probl` eme de m´ ecanique
Conclusion
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Qu’est-ce qu’une charge concentr´ ee ?
Densit´ e et charges ponctuelles
les forces, les charges, les masses... sont d´ efinies par Des densit´ es d´ efinies par des fonctions sur R 3 . Des densit´ es surfaciques, lin´ e¨ıques....
Des forces, charges, masses “ponctuelles”.
Le probl` eme
Comment repr´ esenter math´ ematiquement ces notions ?
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Qu’est-ce qu’une charge concentr´ ee ?
Densit´ e et charges ponctuelles
les forces, les charges, les masses... sont d´ efinies par Des densit´ es d´ efinies par des fonctions sur R 3 . Des densit´ es surfaciques, lin´ e¨ıques....
Des forces, charges, masses “ponctuelles”.
Le probl` eme
Comment repr´ esenter math´ ematiquement ces notions ?
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Exemple en ´ electrostatique
D´ etermination du potentiel Densit´ e de charges ρ dans R 3 .
−∆U = ρ 0
Solution
Potentiel dˆ u ` a une charge ponctuelle q au point y U y (x) = 1
4π 0 q kx − y k 2 7→ Potentiel dˆ u ` a une charge r´ epartie ρ
U (x) = 1 4π 0
Z
R
3ρ(y )
kx − yk 2 dV
Comment g´ en´ eraliser cette m´
P. Laurent Math´ematiques 2ethode ?
S´eance 4 DistributionsIntroduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Exemple en ´ electrostatique
D´ etermination du potentiel Densit´ e de charges ρ dans R 3 .
−∆U = ρ 0
Solution
Potentiel dˆ u ` a une charge ponctuelle q au point y U y (x) = 1
4π 0 q kx − y k 2 7→ Potentiel dˆ u ` a une charge r´ epartie ρ
U (x) = 1 4π 0
Z
R
3ρ(y )
kx − yk 2 dV
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue charg´ ee
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−3
−2
−1 0 1 2 3
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue charg´ ee
Tension k
Charge r´ epartie f (x) Fl` eche u (x)
Equation d’´ equilibre
−k d 2 u
dx 2 = f , u(0) = u(L) = 0 ou formulation faible
∀v ∈ V 0 Z L
0
k du dx
dv dx dx =
Z L
0
fv dx
ou encore si W 0 = v ∈ C 2 ([0, 1]) v(0) = v(L) = v 0 (0) = v 0 (L) = 0
∀v ∈ W 0
Z L
u(−k d 2 v dx 2 ) dx =
Z L
fv dx
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue charg´ ee ponctuellement
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−1
−0.8
−0.6
−0.4
−0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
F=1 Une charge ponctuelle
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue charg´ ee ponctuellement
On met une charge ponctuelle 1 au point x = t Quelle est la fl` eche u t (x ) ?
Comment s’´ ecrit l’´ equation d’´ equilibre, i.e. diff´ erentielle ? Avec la formulation faible on obtient
∀v ∈ W 0
Z L
0
u t (−k d 2 v
dx 2 ) dx = v (t)
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue charg´ ee ponctuellement
Mais : comment calculer la fl` eche u t (x) ?
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Une solution par des principes m´ ecaniques.
−1 −0.8 −0.6−0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−1
−0.8
−0.6
−0.4
−0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
N charges ponctuelles
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Une solution par des principes m´ ecaniques.
1 charge ponctuelle 1 au point x = t → u t (x) N charges ponc- tuelles F i au point t i → u h (x)
calcul de la fl` eche u h (x) Principe de superposition
u h (x) = X
i
F i u t
i(x) Formulation faible
∀v ∈ W 0
Z L
0
u h (−k d 2 v
dx 2 ) dx = X
i
F i v(t i )
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Une solution par des principes m´ ecaniques.
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue, charge r´ epartie
Charge r´ epartie f (x) Fl` eche u ( x)
On passe ` a la limite
Une charge r´ epartie f (x) est la limite de charges ponctuelles
F i = hf (t i ).
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue, charge r´ epartie
Charge r´ epartie f (x) Fl` eche u ( x)
On passe ` a la limite
Une charge r´ epartie f (x) est la limite de charges ponctuelles
F i = hf (t i ).
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue, charge r´ epartie
Charge r´ epartie f (x) Fl` eche u ( x)
On passe ` a la limite
Une charge r´ epartie f (x) est la limite de charges ponctuelles F i = hf (t i ).
Solution
u(x) = lim
h→0
X
i
hf (t i )u t
i(x) = Z L
0
u t (x)f (t) dt On pose K (x, t) = u t (x)
u(x) = Z L
0
K (x, t)f (t) dt
Introduction Les distributions surR Conclusion
Quelques probl`emes Un probl`eme de m´ecanique La m´ethode des charges ponctuelles
Corde tendue, charge r´ epartie
Charge r´ epartie f (x) Fl` eche u ( x)
On passe ` a la limite
Une charge r´ epartie f (x) est la limite de charges ponctuelles F i = hf (t i ).
Probl` eme
Comment ´ etendre cette m´ ethode ` a des ´ equations “abstraites” ?.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Distributions
1 Introduction
Quelques probl` emes Un probl` eme de m´ ecanique
La m´ ethode des charges ponctuelles
2 Les distributions sur R D´ efinition
Distributions et fonctions
3 Conclusion
Retour sur un probl` eme de m´ ecanique
Conclusion
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ efinitions pr´ eliminaires
D´ efinition (Fonctions “tests”) Soit Ω un intervalle ouvert de R .
D(Ω) = {φ ∈ C ∞ (Ω) / ∃a, b ∈ Ω supp(φ) ⊂ [a, b]}
D(T) = {φ ∈ C ∞ (R) / φ(x ) est p´ eriodique de p´ eriode 2π}
D´ efinition (Convergence des fonctions “tests”)
lim n φ n = φ ⇔ ∃a, b ∈ Ω / supp(φ n ) ⊂ [a, b] et ∀k φ (k) n → φ (k) φ (k) n est la d´ eriv´ ee d’ordre k de φ n
La convergence est prise au sens de la convergence uniforme.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ efinitions pr´ eliminaires
D´ efinition (Fonctions “tests”) Soit Ω un intervalle ouvert de R .
D(Ω) = {φ ∈ C ∞ (Ω) / ∃a, b ∈ Ω supp(φ) ⊂ [a, b]}
D(T) = {φ ∈ C ∞ (R) / φ(x ) est p´ eriodique de p´ eriode 2π}
D´ efinition (Convergence des fonctions “tests”)
lim n φ n = φ ⇔ ∃a, b ∈ Ω / supp(φ n ) ⊂ [a, b] et ∀k φ (k) n → φ (k) φ (k) n est la d´ eriv´ ee d’ordre k de φ n
La convergence est prise au sens de la convergence uniforme.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ efinition formelle et exemples
D´ efinition (L. Schwartz)
L’espace des distributions D 0 (Ω) (resp. l’espace des distributions
p´ eriodiques D 0 ( T )) est l’ensemble des formes lin´ eaires continues
sur D(Ω) (resp. D(T )) .
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ efinition formelle et exemples
D´ efinition (L. Schwartz)
L’espace des distributions D 0 (Ω) (resp. l’espace des distributions p´ eriodiques D 0 ( T )) est l’ensemble des formes lin´ eaires continues sur D(Ω) (resp. D(T )) .
1) Une fonction continue f (x) ∈ C ( R ) d´ efinit de mani` ere unique une distribution
< T f , φ >=
Z +∞
−∞
f (x)φ(x) dx
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ efinition formelle et exemples
D´ efinition (L. Schwartz)
L’espace des distributions D 0 (Ω) (resp. l’espace des distributions p´ eriodiques D 0 ( T )) est l’ensemble des formes lin´ eaires continues sur D(Ω) (resp. D(T )) .
2) Une fonction localement int´ egrable (au sens de Lebesgue) d´ efinit
de mˆ eme une distribution mais deux fonctions qui sont ´ egales
presque partout d´ efinissent la mˆ eme distribution.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ efinition formelle et exemples
D´ efinition (L. Schwartz)
L’espace des distributions D 0 (Ω) (resp. l’espace des distributions p´ eriodiques D 0 ( T )) est l’ensemble des formes lin´ eaires continues sur D(Ω) (resp. D(T )) .
3) On appelle distribution de Dirac au point a la distribution
< δ a , φ >= φ(a)
Si φ repr´ esente un d´ eplacement,< δ a , φ >= φ(a) est le travail d’une
force ponctuelle d’intensit´ e 1 plac´ ee au point a.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ efinition formelle et exemples
D´ efinition (L. Schwartz)
L’espace des distributions D 0 (Ω) (resp. l’espace des distributions p´ eriodiques D 0 ( T )) est l’ensemble des formes lin´ eaires continues sur D(Ω) (resp. D(T )) .
Interpr´ etation physique
A une force appliqu´ ee ` a un syst` eme est associ´ e :
− Une fonction, i.e. sa densit´ e f (x), pas toujours bien d´ efinie.
− Une “mesure” : E → R
E f (x)dx.
− Une forme lin´ eaire, φ → R L
0 f (x)φ(x)dx
i.e. le travail de cette force pour un d´ eplacement φ(x).
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Extension aux distributions des propri´ et´ es des fonctions
Deux ´ etapes
1
Traduction ` a l’aide de la forme lin´ eaire R
R f φ dx.
Exemple : f ≥ 0 ⇔ ∀φ ∈ D( R ) R
R f φ dx ≥ 0
2
Extension aux distributions.
Exemple : T ≥ 0 ⇔ ∀φ ∈ D( R ) hT , φi dx ≥ 0
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Extension aux distributions des propri´ et´ es des fonctions
Deux ´ etapes
1
Traduction ` a l’aide de la forme lin´ eaire R
R f φ dx.
Exemple : f ≥ 0 ⇔ ∀φ ∈ D( R ) R
R f φ dx ≥ 0
2
Extension aux distributions.
Exemple : T ≥ 0 ⇔ ∀φ ∈ D( R ) hT , φi dx ≥ 0
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Un outil : moyenne concentr´ ee
Soit ψ n une suite de fonctions C ∞ , positives, nulles en dehors de l’intervalle [− n 1 , 1 n ] et d’int´ egrale 1.
Si f (x) ∈ C (R) on a
f (0) = lim
n
Z +∞
−∞
f (x)ψ n (x) dx
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Valeur d’une fonction en un point
Comment retrouver la valeur ? Si f (x) ∈ C ( R ) on a
f (a) = lim
n
Z +∞
−∞
f (x)ψ n (x − a) dx Traduction :
T f (a) = lim
n hT f , ψ n (x − a)i Attention
1) Cette valeur n’existe pas toujours.
2) Les valeurs ne d´ efinissent pas toujours la distribution.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Valeur d’une fonction en un point
D´ efinition (Valeur en un point) Extension :
On d´ efinit la valeur en “a” d’une distribution par la formule T (a) = lim
n < T , ψ n (x − a) >
Attention
1) Cette valeur n’existe pas toujours.
2) Les valeurs ne d´ efinissent pas toujours la distribution.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Valeur d’une fonction en un point
D´ efinition (Valeur en un point) Extension :
On d´ efinit la valeur en “a” d’une distribution par la formule T (a) = lim
n < T , ψ n (x − a) >
Attention
1) Cette valeur n’existe pas toujours.
2) Les valeurs ne d´ efinissent pas toujours la distribution.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ eriv´ ee des distributions
Comment retrouver la d´ eriv´ ee ? Si f ∈ C 1 ( R ) et φ ∈ D( R )
Z
R
f 0 φ dx = − Z
R
f φ 0 dx Traduction :
∀φ ∈ D(R) < T f
0, φ >= − < T f , φ 0 >
D´ efinition (D´ eriv´ ee d’une distribution) Extension :
On d´ efinit la d´ eriv´ ee d’une distribution T par la formule
∀φ ∈ D( R ) < T 0 , φ >= − < T , φ 0 (x) >
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
D´ eriv´ ee des distributions
Comment retrouver la d´ eriv´ ee ? Si f ∈ C 1 ( R ) et φ ∈ D( R )
Z
R
f 0 φ dx = − Z
R
f φ 0 dx Traduction :
∀φ ∈ D(R) < T f
0, φ >= − < T f , φ 0 >
D´ efinition (D´ eriv´ ee d’une distribution) Extension :
On d´ efinit la d´ eriv´ ee d’une distribution T par la formule
∀φ ∈ D( R ) < T 0 , φ >= − < T , φ 0 (x) >
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Exemples de d´ eriv´ ee au sens des distributions
D´ efinition (D´ eriv´ ee d’une distribution)
On d´ efinit la d´ eriv´ ee d’une distribution T par la formule
∀φ ∈ D(R) < T 0 , φ >= − < T , φ 0 (x) >
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Exemples de d´ eriv´ ee au sens des distributions
D´ efinition (D´ eriv´ ee d’une distribution)
On d´ efinit la d´ eriv´ ee d’une distribution T par la formule
∀φ ∈ D(R) < T 0 , φ >= − < T , φ 0 (x) >
Cas T = T f
Si f (x) est continue et C 1 par morceaux (T f ) 0 = T f
0o` u f 0 est une fonction ´ egale ` a la d´ eriv´ ee quand elle est d´ efinie et
quelconque ailleurs.
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Exemples de d´ eriv´ ee au sens des distributions
D´ efinition (D´ eriv´ ee d’une distribution)
On d´ efinit la d´ eriv´ ee d’une distribution T par la formule
∀φ ∈ D(R) < T 0 , φ >= − < T , φ 0 (x) >
Cas T = T H , H fonction d’Heaviside i.e. H(x) = 0 si x < 0, H(x) = 1 si x ≥ 1
(T H ) 0 = δ 0
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Exemples de d´ eriv´ ee au sens des distributions
D´ efinition (D´ eriv´ ee d’une distribution)
On d´ efinit la d´ eriv´ ee d’une distribution T par la formule
∀φ ∈ D(R) < T 0 , φ >= − < T , φ 0 (x) >
Cas T = T f
Plus g´ en´ eralement, si f (x) est une fonction C 1 sauf aux points x i
o` u la fonction admet une limite ` a gauche et ` a droite (T f ) 0 = T f
0+ X
i
(f (x i + ) − f (x i − ))δ x
iIntroduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Retour sur le probl` eme de m´ ecanique
Formulation faible
∀v ∈ W 0
Z L
0
u t (−k d 2 v
dx 2 ) dx = v (t) Donc en particulier
∀φ ∈ D([ 0 , 1 ]) Z L
0
−ku t ( d 2 φ
dx 2 ) dx = φ(t) Traduction :
−k(T u ) 00 = δ t
D´ efinition
Fonction de Green On appelle une fonction de Green.la solution
d’un probl` eme diff´ erentiel avec pour second membre une
distribution de Dirac
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Retour sur le probl` eme de m´ ecanique
Formulation faible
∀v ∈ W 0
Z L
0
u t (−k d 2 v
dx 2 ) dx = v (t) Donc en particulier
∀φ ∈ D([ 0 , 1 ]) Z L
0
−ku t ( d 2 φ
dx 2 ) dx = φ(t) Traduction :
−k(T u ) 00 = δ t
D´ efinition
Fonction de Green On appelle une fonction de Green.la solution
d’un probl` eme diff´ erentiel avec pour second membre une
distribution de Dirac
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Un exercice
R´ esoudre T 0 = 0 ?
i.e. trouver les distributions T telle que T 0 = 0 Traduction :
∀φ ∈ D( R ) Z
R
hT , φ 0 i = 0 Soit ψ ∈ D( R ). ∃ ? φ ∈ D( R ) telle que ψ = φ 0 ? Solution
∃φ ∈ D( R ) / ψ = φ 0 ⇔ Z
R
ψ(x) dx = 0
∃φ ∈ D( R ) / ψ = φ 0 ⇔ hT 1 , ψi = 0 donc
∀ψ ∈ D( R ) / hT 1 , ψi = 0 ⇒ hT , ψi = 0
⇒ ∃λ ∈ R /
P. Laurent Math´T = λT 1
ematiques 2= T λ
S´eance 4 DistributionsIntroduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Un exercice
R´ esoudre T 0 = 0 ?
i.e. trouver les distributions T telle que T 0 = 0 Traduction :
∀φ ∈ D( R ) Z
R
hT , φ 0 i = 0 Soit ψ ∈ D( R ). ∃ ? φ ∈ D( R ) telle que ψ = φ 0 ? Solution
∃φ ∈ D( R ) / ψ = φ 0 ⇔ Z
R
ψ(x) dx = 0
∃φ ∈ D( R ) / ψ = φ 0 ⇔ hT 1 , ψi = 0 donc
∀ψ ∈ D( R ) / hT 1 , ψi = 0 ⇒ hT , ψi = 0
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Application aux fonctions de Green
Comment trouver une fonction de Green ? i.e. comment trouver une fonction u(x) telle que
−(T u ) 00 = δ t Traduction :
∀φ ∈ D ( R ) Z
R
u(x)φ 00 (x) dx = φ(t) Solution
u est une fonction continue d´ erivable sauf en t (donc (T u ) 0 = T u
0)
∃ u 0 (t − ) et u 0 (t + )
−(T u ) 00 = −T u
00− (u 0 (t + ) − u 0 (t − ))δ t
donc u 00 (x ) = 0 si
P. Laurent Math´x 6= t
ematiques 2et (u 0 (t + ) −
S´eance 4 Distributionsu 0 (t − )) = −1
Introduction Les distributions surR Conclusion
D´efinition
Distributions et fonctions
Application aux fonctions de Green
Comment trouver une fonction de Green ? i.e. comment trouver une fonction u(x) telle que
−(T u ) 00 = δ t Traduction :
∀φ ∈ D ( R ) Z
R
u(x)φ 00 (x) dx = φ(t) Solution
u est une fonction continue d´ erivable sauf en t (donc (T u ) 0 = T u
0)
∃ u 0 (t − ) et u 0 (t + )
−(T u ) 00 = −T u
00− (u 0 (t + ) − u 0 (t − ))δ t
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Distributions
1 Introduction
Quelques probl` emes Un probl` eme de m´ ecanique
La m´ ethode des charges ponctuelles
2 Les distributions sur R D´ efinition
Distributions et fonctions
3 Conclusion
Retour sur un probl` eme de m´ ecanique
Conclusion
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Les distributions existent-elles ?
Les distributions de Dirac existent, je les ai rencontr´ ees.
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Corde tendue charg´ ee
Tension k Fl` eche u (x)
Charge r´ epartie f (x)
−k d 2 u
dx 2 = f + cond. lim.
ou pb. d’optimisation min v
1 2
Z L
0
k dv dx
2
− fv dx
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Corde tendue charg´ ee
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−3
−2
−1 0 1 2 3
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Corde tendue charg´ ee avec appui
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−1
−0.8
−0.6
−0.4
−0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Fig. : Position
P. Laurent Math´ematiques 2 S´eance 4 Distributions
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Corde tendue charg´ ee avec appui
Tension k
Fl` eche u (x), appui u(x ) ≤ c(x) Charge r´ epartie f (x)
min v ≤c
1 2
Z L
0
k dv dx
2
− fv dx Multiplicateurs de Lagrange = R´ eaction d’appui :
λ(x) = −k d 2 u
dx 2 − f
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Corde tendue charg´ ee avec appui
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−10
−8
−6
−4
−2 0 2 4 6 8 10
Fig. : R´ eactions ou multiplicateurs
P. Laurent Math´ematiques 2 S´eance 4 Distributions
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Poutre encastr´ ee charg´ ee
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−4
−3
−2
−1 0 1 2 3 4
P. Laurent Math´ematiques 2 S´eance 4 Distributions
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Poutre encastr´ ee charg´ ee
Module de Young E, Moment d’inertie I Fl` eche u (x)
Charge r´ epartie f (x) EI d 4 u
dx 4 = f + cond. lim.
ou pb. d’optimisation min v
1 2
Z L
0
k d 2 v dx 2
2
− fv dx
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Poutre encastr´ ee charg´ ee avec appui
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−0.2
−0.15
−0.1
−0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
P. Laurent Math´ematiques 2 S´eance 4 Distributions
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Poutre encastr´ ee charg´ ee avec appui
Module de Young E, Moment d’inertie I Fl` eche u (x)
Charge r´ epartie f (x), appui u(x) ≤ c(x) min v ≤c
1 2
Z L
0
EI d 2 v dx 2
2
− fv dx
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Poutre encastr´ ee charg´ ee avec appui
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−200
−150
−100
−50 0 50 100 150 200
P. Laurent Math´ematiques 2 S´eance 4 Distributions
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Poutre encastr´ ee charg´ ee avec appui
−1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
−2000
−1500
−1000
−500 0 500 1000 1500 2000
Fig. : R´ eactions ou multiplicateurs
P. Laurent Math´ematiques 2 S´eance 4 Distributions
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Poutre encastr´ ee charg´ ee avec appui
Conclusion
La densit´ e de force de r´ eaction est la somme d’une fonction et de
deux distributions de Dirac.
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Conclusion
Qu’est-ce qu’une distribution ?
1
Un objet “physique” : le point de vue ´ energ´ etique.
2
Presque toujours une fonction ou une distribution de Dirac.
3
Un outil de calcul pour les solutions des formulations faibles.
A voir
1
La transform´ ee de Fourier au sens des distributions.
2
La convergence des distributions.
3
L’extension ` a R n
Introduction Les distributions surR Conclusion
Retour sur un probl`eme de m´ecanique Conclusion
Conclusion
Qu’est-ce qu’une distribution ?
1
Un objet “physique” : le point de vue ´ energ´ etique.
2
Presque toujours une fonction ou une distribution de Dirac.
3
Un outil de calcul pour les solutions des formulations faibles.
A voir
1
La transform´ ee de Fourier au sens des distributions.
2
La convergence des distributions.
3
L’extension ` a R n
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Qu’est-ce qu’une distribution ?
1
Un objet “physique” : le point de vue ´ energ´ etique.
2
Presque toujours une fonction ou une distribution de Dirac.
3
Un outil de calcul pour les solutions des formulations faibles.
A voir
1
La transform´ ee de Fourier au sens des distributions.
2
La convergence des distributions.
3
L’extension ` a R n
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Qu’est-ce qu’une distribution ?
1
Un objet “physique” : le point de vue ´ energ´ etique.
2
Presque toujours une fonction ou une distribution de Dirac.
3
Un outil de calcul pour les solutions des formulations faibles.
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1
La transform´ ee de Fourier au sens des distributions.
2
La convergence des distributions.
3
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Qu’est-ce qu’une distribution ?
1
Un objet “physique” : le point de vue ´ energ´ etique.
2
Presque toujours une fonction ou une distribution de Dirac.
3
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1
La transform´ ee de Fourier au sens des distributions.
2
La convergence des distributions.
3
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Qu’est-ce qu’une distribution ?
1
Un objet “physique” : le point de vue ´ energ´ etique.
2
Presque toujours une fonction ou une distribution de Dirac.
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1
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2
La convergence des distributions.
3
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1
Un objet “physique” : le point de vue ´ energ´ etique.
2
Presque toujours une fonction ou une distribution de Dirac.
3
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1
La transform´ ee de Fourier au sens des distributions.
2
La convergence des distributions.
3