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Défi: Inégalité

Posté par
Eurotruck
10-10-19 à 13:07

Bonjour ,

Voici une inégalité pour vous :

Soient les réels x,y,z >0  et xyz=1.

Démontrer que pour tout triplets x,y,z satisfaisant a cette condition,

1/(x+y^20+z^11)+1/(y+x^11+z^20)+1/(z+x^20+y^11) est inférieure ou égale a 1.

Bien a vous.

Posté par
LittleFox
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 17:53


Ça me semble vrai.. Voici où j'en suis :
On peut simplifier les contraintes  x,y,z >0  et xyz=1 avec ce changement de variables:

(x,y,z) = (e^u, e^v, e^{-(u+v)})

f(x,y,z) = 1/(x+y^20+z^11)+1/(y+x^11+z^20)+1/(z+x^20+y^11)  est donc égal à

g(u,v) = \frac{1}{A(u,v)} + \frac{1}{B(u,v)} + \frac{1}{C(u,v)}

Avec

A(u,v) = e^u + e^{20v} + e^{-11(u+v)} \\
 \\ B(u,v) = e^{11u} + e^{v} + e^{-20(u+v)}\\
 \\ C(u,v) = e^{20u} + e^{11v} + e^{-(u+v)}

On veut prouver que le maximum de f est 1 et donc que le maximum de g est 1.
On peut trouver le maximum en dérivant par rapport à u et v. J'obtiens des expressions peut simples.
Ou bien prouver que ABC > AB+BC+CA, pas beaucoup plus simple.

Numériquement on voit bien qu'il n'y a qu'un maximum local et comme g est symétrique en u et v (on peut les inverser), on pourrait poser que le maximum se trouve sur la droite u=v. Numériquement on obtient le maximum pour (u,v) = (0,0) et il vaut bien 1.

Posté par
LittleFox
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 18:04


Une petite illustration Géogébra

Défi: Inégalité

Posté par
carpediem
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 19:03

salut

f = f(x, y, z) = \dfrac 1 {x + y^{20} + z^{11}} + \dfrac 1 {y + z^{20} + x^{11}} + \dfrac 1 {z + x^{20} + y^{11}} = \dfrac {yz} {1 + y^{21}z + yz^{12}} + \dfrac {zx} {1 + z^{21}x + x^{12}z} + \dfrac {xy} {1 + x^{21}y + xy^{12}}

avec les conditions x > 0, y > 0 et z > 0 et xyz = 1

donc la fonction f est :

1/ "symétrique" en x, y, z : pour toute permutation s de {x y, z} : f(s(x) s(y) s(z)) = f(x, y z) et s(x)s(y)s(z) = 1
2/ prolongeable en (0, 0, 0) et s(0, 0, 0) = 0
3/ tend vers 0 dès que x ou y ou z tend vers l'infini (une ou deux des variables tend vers +oo)
4/ est continue

donc f admet un maximum

d'après 1/ ce maximum a donc lieu lorsque x = y = z or xyz = 1

donc le maximum de f est f(1, 1, 1 ) = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 1

Posté par
carpediem
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 19:03

LittleFox : qu'as-tu rentré comme fonction dans ggb ?

merci par avance

Posté par
perroquet
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 22:01

Bonjour, carpediem.

Il y a deux fautes dans ton raisonnement.

1) Il est faux que   f(x,y,z)=f(y,x,z)     (avec les notations que tu as employées)

2) Exemple d'une fonction continue sur \mathbb R^3, "symétrique en (x,y,z)", admettant un maximum en (a,b,c), avec a,b,c distincts 2 à 2.
h(x,y,z)=(x-2)^2+(y-1)^2+\left( z-\dfrac{1}{2}\right)^2
g(x,y,z)=\dfrac{1}{1+h(x,y,z)h(y,x,z)h(x,z,y)h(z,y,x)h(y,z,x)h(z,x,y)}

Posté par
carpediem
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 22:11

1/ harg damned !!!

2/ et en quel point le maximum ?  

merci perroquet

Posté par
perroquet
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 22:24

Maximum en \left(2,1,\dfrac{1}{2}\right)   (et 5 autres points déduits par symétrie)

Posté par
carpediem
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 22:32

ha ben ouais j'suis bête !!!

j'ai été effrayé par la bête sans même reprendre mon souffle !!!

merci  

PS : en fait ici il n'y a invariance que par permutation circulaire effectivement !!!

Posté par
perroquet
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 22:38

Bonjour à tous.

La fonction   t\longmapsto \dfrac{1}{t} étant convexe, on a:
\dfrac{1}{x+y^{20}+z^{11}}+\dfrac{1}{y+z^{20}+x^{11}} + \dfrac{1}{z+x^{20}+y^{11}}   \leq \dfrac{9}{x+y+z+x^{20} +y^{20}+z^{20}+x^{11}+y^{11}+z^{11}}

On rappelle que, pour tout triplet (u,v,w) de réels strictement positifs:
\dfrac{u+v+w}{3} \geq \root{3}\of{xyz}    (inégalité arithmético-géométrique)

Donc, si  xyz=1, alors:
x+y+z \geq 3     ,     x^{20}+y^{20}+z^{20} \geq 3       ,   x^{11}+y^{11}+z^{11} \geq 3

Et donc      \dfrac{1}{x+y^{20}+z^{11}}+\dfrac{1}{y+z^{20}+x^{11}} + \dfrac{1}{z+x^{20}+y^{11}}  \leq 1

Posté par
jandri Correcteur
re : Défi: Inégalité 10-10-19 à 23:03

Dommage, la convexité de t\mapsto \dfrac1t donne l'inégalité dans l'autre sens !

Posté par
derny
re : Défi: Inégalité 11-10-19 à 09:19

Bonjour
D'accord avec carpediem 19h03. Le max est 1 pour x=y=z=1

Posté par
perroquet
re : Défi: Inégalité 11-10-19 à 09:35

Bonjour, jandri.

En effet, la démonstration que j'ai faite le 10 octobre à 22h38 est fausse   .
Merci.

Posté par
LittleFox
re : Défi: Inégalité 11-10-19 à 10:52

carpediem @ 10-10-2019 à 19:03

LittleFox : qu'as-tu rentré comme fonction dans ggb ?

merci par avance


J'ai rentré g(u,v).

Posté par
Eurotruck
re : Défi: Inégalité 11-10-19 à 13:30

Bonjour a tous,

Pourriez-vous proposer une solution en utilisant les inégalités de moyenne arithmetico géometrique ?

Cordialement

Posté par
LittleFox
re : Défi: Inégalité 11-10-19 à 15:03


Quelque chose du genre:

f(x,y,z) = 3/H(A,B,C)

Avec H(...) la moyenne harmonique et (A,B,C) = (x+y^20+z^11, y+x^11+z^20, z+x^20+y^11)

On a H(A,B,C) >= min(A,B,C)
Or A,B et C sont des sommes de positifs dont l'un au moins est >= 1 puisque au moins un de x, y ou z est >=1
Donc H(A,B,C) >= min(A,B,C) >= 1
Donc f(x,y,z) <= 3.

Youhou f est limitée ... mais pas encore à 1

Posté par
carpediem
re : Défi: Inégalité 11-10-19 à 19:10

LittleFox : merci !

dommage que "la fenêtre sorte de l'écran" ... mais on "comprend" ce que tu as rentré

Posté par
Eurotruck
re : Défi: Inégalité 12-10-19 à 09:40

Bonjour ,

Je propose :

a= 20b= 11c  ;

Les plus petits entiers satisfaisant cette conditions sont :
a=220,  b=11, c=20.

\large  \frac{220\frac{x}{220} +20\frac{x^{11}}{20} + 11\frac{x^{20}}{11}}{251}  \ge 
 \\  (\sqrt {x^{220}y^{220}z^{220}\frac{1} {220^{220}} \frac{1} {11^{11} }\frac{1} {20^{20}} })^{\frac{1}{251}}

A  vous...

Posté par
dpi
re : Défi: Inégalité 12-10-19 à 11:03

Bonjour,
Ce n'est pas dans mes cordes,mais si on va sur le graphe de Littlefox on peut avec
la molette de la souris faire varier l'axe c'est de l'art

Posté par
carpediem
re : Défi: Inégalité 12-10-19 à 11:16

carpediem @ 11-10-2019 à 19:10

LittleFox : merci !

dommage que "la fenêtre sorte de l'écran" ... mais on "comprend" ce que tu as rentré
ha ben je davais avoir un bug parce que ça marche nickel aujourd'hui !!!

merci dpi d'être passé par là

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Défi: Inégalité 16-10-19 à 08:12

Bonjour,
@Eurotruck,
Je suppose que tu as voulu écrire ceci :

\sqrt[251]{(\dfrac{x}{220})^{220}\times (\dfrac{y^{20}}{11})^{11}\times (\dfrac{z^{11}}{20})^{20}} \leq (\dfrac{1}{251})(220\dfrac{x}{220}+11\dfrac{y^{20}}{11}+20\dfrac{z^{11}}{20})

Qui donne \; \dfrac{251}{x+y^{20}+z^{11}} \leq \sqrt[251]{220^{220}\times 11^{11}\times 20^{20}}

Mais je ne vois pas comment continuer \;



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