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Exercice 2
On défnit la
paramétrisation, puis on construit le support partiel et sir la totalité des paramètresOn défnit la paramétrisation, puis on construit le support partiel et sir la totalité des paramètres

> restart;

> x:=t->t/(t^2-1);y:=t->t^2/(t-1);

x := proc (t) options operator, arrow; t/(t^2-1) end proc

y := proc (t) options operator, arrow; t^2/(t-1) end proc

> total:=[x(t),y(t),t=-infinity..infinity]:

> plot(total);

[Plot]

Cherchons le points multiples

1ere Méthode

> plot(x,-2..2,-10..10,discont=true);

[Plot]

On voit que x est impaire et que tout point image admet deux antécédents

> tx:=solve(x(t)=u,t);

tx := 1/2*(1+(1+4*u^2)^(1/2))/u, -1/2*(-1+(1+4*u^2)^(1/2))/u

Vérifions si pour ces deux antécédents t1 et t2 d'un point image u de x, les images par y sont les mêmes

> y1:=y(tx[1]);y2:=y(tx[2]);

y1 := 1/4*(1+(1+4*u^2)^(1/2))^2/(u^2*(1/2*(1+(1+4*u^2)^(1/2))/u-1))

y2 := 1/4*(-1+(1+4*u^2)^(1/2))^2/(u^2*(-1/2*(-1+(1+4*u^2)^(1/2))/u-1))

Calculons donc pour quelle valeur de u, les paramètres t1 et t2 ont mêmes images par y

> solve(y1=y2,u);

-1, 1/2*I, -1/2*I

seule la valeur réelle de u, convient, i.e. u=-1. Et donc on a un point double dont les paramètres sont

> t_double:=solve(x(t)=-1,t);

t_double := -1/2+1/2*5^(1/2), -1/2-1/2*5^(1/2)

il s'agit du point D de coordonnées

> simplify([x(t_double),y(t_double)]);

[-1, -1]

Ainsi le point O de pamétre 0 est un point triple, les autres sont des points simples.

>

Tracons le support de la courbe autour de ce point double

>

> plot(total,-5..5,-2..1);

[Plot]

Attention MAPLE semble détecter d'autres points multiples... Pourquoi???

2eme Méthode

Autre méthode: plutôt que partir des antécédents de x, prenons ceux de y

> plot(y,-10..10,-10..10,discont=true);

[Plot]

là encore, on voit que tout point image admet deux antécédents

> ty:=solve(y(t)=u,t);

ty := 1/2*u+1/2*(u^2-4*u)^(1/2), 1/2*u-1/2*(u^2-4*u)^(1/2)

Vérifions si pour ces deux antécédents t1 et t2 d'un point image u de y, les images par x sont les mêmes

> x1:=x(ty[1]);x2:=x(ty[2]);

x1 := (1/2*u+1/2*(u^2-4*u)^(1/2))/((1/2*u+1/2*(u^2-4*u)^(1/2))^2-1)

x2 := (1/2*u-1/2*(u^2-4*u)^(1/2))/((1/2*u-1/2*(u^2-4*u)^(1/2))^2-1)

Calculons donc pour quelle valeur de u, les paramètres t1 et t2 ont mêmes image par x

> solve(x1=x2,u);

-1, 0, 4

Cependant, ici il y a un piège, en effet si u vaut 0 ou 4 Alors t1=t2 (voir expressions de ty) et donc il ne s'agit plus d'un point double, car le paramètre est le même

il ne reste donc que le cas u=-1, c'est à dire le point d'ordonnée -1 et pour paramètres

> solve(y(t)=-1,t);

-1/2+1/2*5^(1/2), -1/2-1/2*5^(1/2)

CQFD

3eme Méthode

Dernière Méthode (Le Meilleur pour la fin). Essayons sans trop de calcul de retrouver le résultat

Soient t1 et t2 deux paramètres distincts correspondants à un point double. Le couple (t1,t2) est un couple solution  du systéme

> systeme:=[x(t1)-x(t2)=0,y(t1)-y(t2)=0];

systeme := [t1/(t1^2-1)-t2/(t2^2-1) = 0, t1^2/(t1-1)-t2^2/(t2-1) = 0]

On simplifie les expressions

> systeme:=factor(systeme);

systeme := [-(t2*t1+1)*(-t2+t1)/((t2-1)*(t2+1)*(t1-1)*(t1+1)) = 0, (t2*t1-t1-t2)*(-t2+t1)/((t2-1)*(t1-1)) = 0]

t1 est différent de t2 (on cherche un point double) et tous deux sont distincts de  1 (voir domaine de définition)

Donc ce système est équivalent au nouveau système

> systeme_equiv:=(t2-1)*(t1-1)/(t1-t2)*systeme;

systeme_equiv := (t2-1)*(t1-1)*[-(t2*t1+1)*(-t2+t1)/((t2-1)*(t2+1)*(t1-1)*(t1+1)) = 0, (t2*t1-t1-t2)*(-t2+t1)/((t2-1)*(t1-1)) = 0]/(-t2+t1)

On met un peu d'ordre

> systeme_equiv:=simplify(expand(systeme_equiv));

systeme_equiv := [-(t2*t1+1)/((t1+1)*(t2+1)) = 0, t2*t1-t1-t2 = 0]

Multiplier la premiere composante par (t1+1)(t2+1) nous donne un deuxième systeme équivalent car t1 et t2 sont distincts de -1

> Mult:=(a,b)->[(t1+1)*(t2+1)*a,b];

Mult := proc (a, b) options operator, arrow; [(t1+1)*(t2+1)*a, b] end proc

> systeme_bis:=Mult(op(systeme_equiv));

systeme_bis := [-t2*t1-1 = 0, t2*t1-t1-t2 = 0]

Au lieu de résoudre ce système en t1 et t2 nous allons le résoudre pour les inconnues p=t1*t2 et s=t1+t2

> Sps:=subs(t2*t1=p,t1=s-t2,systeme_bis);

Sps := {p-s = 0, -p-1 = 0}

On change la structure de liste en structure d'ensemble

>
Sps:={op(Sps)};

Sps := {p-s = 0, -p-1 = 0}

> solve(Sps);

{p = -1, s = -1}

Et donc connaissant le produit p et la somme s, on sait que t1 et t2 sont les deux racines distinctes de X^2-sX+p=X^2+X-1... CQFD

>

4eme Méthode

#Dernière Méthode (promis c'est vraiment la dernière): On laisse MAPLE tout faire

> systeme:={x(t1)-x(t2)=0,y(t1)-y(t2)=0};

systeme := {t1/(t1^2-1)-t2/(t2^2-1) = 0, t1^2/(t1-1)-t2^2/(t2-1) = 0}

> reponse:=[solve(systeme)];

reponse := [{t2 = t2, t1 = t2}, {t2 = RootOf(_Z^2+_Z-1), t1 = -1-RootOf(_Z^2+_Z-1)}]

On exclut bien sur les solutions correspondants à des paramètres identiques (on veut des points DOUBLES);

> allvalues(reponse);

[{t2 = t2, t1 = t2}, {t2 = -1/2+1/2*5^(1/2), t1 = -1/2-1/2*5^(1/2)}], [{t2 = t2, t1 = t2}, {t2 = -1/2-1/2*5^(1/2), t1 = -1/2+1/2*5^(1/2)}]

>