Le théorème de Schwarz


Bertrand Hauchecorne

D'Euler à Cauchy, en passant par Clairaut, on ne doutait pas qu'intervertir l'ordre des dérivations partielles ne changeait pas le résultat. Hermann Schwarz bouscula cette croyance par un superbe contre-exemple.

L’interversion des dérivations partielles

La notion de dérivation partielle d’une fonction de plusieurs variables est apparue dans la foulée de celle de dérivation, à la fin du XVIIe siècle. On entend sous ce nom la dérivée par rapport à une variable en fixant toutes les autres. Ceci a permis de résoudre de nombreux problèmes de physique. Mais de quoi s’agit-il ?

Prenons une fonction  f de deux variables (x, y) f (x, y) ; en fixant y, on peut considérer la fonction f y : x  f (x, y). 

N’étant plus que d’une seule variable, on peut se poser la question de sa dérivation en un point x

Si celle-ci est possible, on la note  On peut de même définir, si tout se passe bien, 

Cette procédure définissant des fonctions d’une variable, on peut dériver la première par rapport à y et la seconde par rapport à x et on note respectivement, si ces dérivations sont possibles,  et 

 

Avec un exemple, ce sera plus clair ! Considérons f (x, y) = x 2y 3.

Alors ... Lire la suite