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S´eance 4 Distributions

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Academic year: 2021

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(1)

Plan

S´ eance 4 Distributions

P. Laurent Math´ ematiques 2

13 janvier 2006

(2)

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

(3)

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

(4)

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 ?

(5)

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 ?

(6)

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

0 q kx − y k 2 7→ Potentiel dˆ u ` a une charge r´ epartie ρ

U (x) = 1 4π 0

Z

R

3

ρ(y )

kx − yk 2 dV

Comment g´ en´ eraliser cette m´

P. Laurent Math´ematiques 2

ethode ?

S´eance 4 Distributions

(7)

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

0 q kx − y k 2 7→ Potentiel dˆ u ` a une charge r´ epartie ρ

U (x) = 1 4π 0

Z

R

3

ρ(y )

kx − yk 2 dV

(8)

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

(9)

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

(10)

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

(11)

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)

(12)

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) ?

(13)

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

(14)

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 )

(15)

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.

(16)

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 ).

(17)

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 ).

(18)

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

(19)

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” ?.

(20)

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

(21)

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.

(22)

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.

(23)

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 )) .

(24)

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

(25)

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.

(26)

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.

(27)

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).

(28)

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

(29)

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

(30)

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

(31)

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.

(32)

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.

(33)

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.

(34)

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) >

(35)

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) >

(36)

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) >

(37)

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

0

o` u f 0 est une fonction ´ egale ` a la d´ eriv´ ee quand elle est d´ efinie et

quelconque ailleurs.

(38)

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

(39)

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

i

(40)

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

(41)

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

(42)

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 Distributions

(43)

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

(44)

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 2

et (u 0 (t + ) −

S´eance 4 Distributions

u 0 (t )) = −1

(45)

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

(46)

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

(47)

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.

(48)

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

(49)

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

(50)

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

(51)

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

(52)

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

(53)

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

(54)

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

(55)

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

(56)

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

(57)

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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

(58)

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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

(59)

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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.

(60)

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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

(61)

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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

(62)

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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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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

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A voir

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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