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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Espaces euclidiens

Posté par
ardea
26-12-21 à 00:43

Bonsoir,

Je bloque sur un exercice :

Soient a et b deux réels positifs et x appartenant à l'intervalle [0,1]. Montrer que :

log(ax + (1-x)b) ≥ log(a)x + (1-x)log(b)

J'ai essayé de poser f(x) = log(ax + (1-x)b) ≥ log(a)x + (1-x)log(b) et dire que si la dérivée est strictement négative alors f atteint son mininimum en 1 et on a f(1) = 0 et si la dérivée est strictement positive alors f atteint son minimum en 0 et f(0) = 0.

Pour le cas f'(x) = 0, je trouve une valeur k (très peu lisible) et je ne parviens pas à montrer que f(k) ≥ 0 en supposant que c'est un minimum (si c'est un maximum, ça reviendrait à calculer f(0) et f(1)).

Voilà, j'ai l'impression que c'est une fausse piste, peut-être y a-t-il un moyen plus efficace de procéder ?

Merci d'avance pour votre aide.

Posté par
Mateo_13
re : Espaces euclidiens 26-12-21 à 08:12

Bonjour,

il faut montrer que la courbe du log est au dessus de sa sécante,
donc que log est concave, donc on peut utiliser le critère de la dérivée seconde.

Cordialement,
--
Mateo.

Posté par
GBZM
re : Espaces euclidiens 26-12-21 à 09:48

Bonjour,

Quel rapport avec les "espaces euclidiens" du titre ???

Posté par
ardea
re : Espaces euclidiens 26-12-21 à 12:56

Bonjour,

Mateo_13 merci beaucoup !

GBZM, ça vient d'un devoir sur les espaces euclidiens, l'exercice débute par cette question.

Effectivement, pris comme ça indépendamment des autres questions, cela n'a rien avoir. Désolé, je ne sais pas si le titre peut être modifié...

Merci encore et bonne journée !

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Espaces euclidiens 26-12-21 à 20:16

Bonsoir

ardea une étude de fonction peut aussi aboutir (mais au prix d'une petite gymnastique quand même )

on peut en effet (sans perte de généralité) supposer \large \boxed{a\neq b}

puis étudier les variations sur [0,1] de la fonction \large \boxed{x\mapsto f(x)=\ln(ax+(1-x)b)-x\ln(a)-(1-x)\ln(b)}

on a \large \boxed{f(0)=f(1)=0} et \large \boxed{f'(x)=(a-b)\left(\frac{1}{ax+(1-x)b}-\frac{\ln(a)-\ln(b)}{a-b}\right)}

le TAF donne l'existence d'un \large \boxed{c\in]\min(a,b),\max(a,b)[} tel que \large \boxed{\frac{\ln(a)-\ln(b)}{a-b}=\frac{1}{c}}

et en écrivant \large \boxed{c=ax_0+(1-x_0)b~,~x_0=\frac{c-b}{a-b}\in]0,1[} on a \large \boxed{f'(x)=\frac{(a-b)^2(x_0-x)}{c(ax+(1-x)b)}}

d'où le tableau \large \begin{array}{|c|ccccc|c||}x&0& &x_0& &1\\\\f'& &+&0&-& \\\\f&0&\nearrow& &\searrow&0 \end{array} sauf erreur bien entendu

Posté par
ardea
re : Espaces euclidiens 27-12-21 à 17:19

Bonsoir elhor_abdelali,

Merci pour cette solution alternative !

Posté par
carpediem
re : Espaces euclidiens 27-12-21 à 20:02

salut

on peut aussi le voir ainsi :

avec a \ne b ton inéquation est équivalente à

\ln [b + x(a - b)] \ge \ln b + x[\ln a - \ln b] \iff \dfrac {\ln [b + x(a - b)] - \ln b}{x(a - b)} \ge \dfrac {\ln a - \ln b} {a - b}

tout revient à démontrer que le taux de variation entre les réels a et b est inférieur au taux de variation entre les réels b et c = b + x(a - b) pour tout u entre a et b

ce qui est vrai puisque la dérivée de la fonction ln est décroissante et positive ...

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Espaces euclidiens 27-12-21 à 21:39

C'est un plaisir ardea

Bonsoir carpediem

Posté par
carpediem
re : Espaces euclidiens 28-12-21 à 10:03

salut elhor_abdelali

j'ai proposé ce que j'ai proposé surtout et aussi parce que je voulais savoir si je ce que je disais était exact ...

cela l'est-il vraiment ? mon argument en dernière ligne de mon précédent post suffit-il pour conclure ?

merci par avance

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Espaces euclidiens 28-12-21 à 23:16

salut carpediem

Citation :
ce qui est vrai puisque la dérivée de la fonction ln est décroissante et positive ...


En fait ce que tu as écris est une conséquence des inégalités des pentes qui caractérisent la convexité-concavité d'une fonction.

Lorsque la fonction f est dérivable, sa convexité-concavité est équivalente à la monotonie de sa dérivée.

Donc oui ton argument est juste sans tenir compte du signe de la dérivée.

Posté par
carpediem
re : Espaces euclidiens 29-12-21 à 12:34

merci beaucoup elhor_abdelali pour cette confirmation !!



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