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Exo défi : Fonctions convexes, intégrale.

Posté par
Nightmare
27-11-07 à 19:42

Bonsoir à tous.

Un petit exo très sympathique et dont le résultat est utile dans la vie de tous les jours (pour une fois )

Soient 3$\rm a,b,\alpha,\beta 4 réels avec a < b et 3$\rm F=\{f\in C^{1}\([a,b],\mathbb{R}\), f(a)=\alpha, f(b)=\beta\}

1) Montrer qu'il n'y a qu'une seule fonction affine g dans F (question facile)

2) Montrer avec des arguments de convexité que pour tout f dans F, 3$\rm \Bigint_{a}^{b} \sqrt{1+[f'(x)]^{2}}dx-\Bigint_{a}^{b} \sqrt{1+[g'(x)]^{2}}dx\ge 0 (Cela dit, si vous avez une preuve sans convexité elle est la bienvenue aussi)

3) Que peut-on en conclure?

A vous de jouer.


Jord

Posté par
infophile
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 27-11-07 à 20:10

Salut

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Posté par
gui_tou
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 27-11-07 à 20:13

Salut

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Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 27-11-07 à 20:21

Le dx a été rajouté

Posté par
Ju007
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 27-11-07 à 21:47

Bonsoir,

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Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 27-11-07 à 21:51

Ju007 :

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Posté par
Ju007
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 27-11-07 à 22:04

Nightmare :

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Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 13:06

Pas d'idées ?

Un indice peut être ?

Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:29

Posté par
gui_tou
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:29

Salut

On attend l'indice

Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:31

Indice :

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Posté par
gui_tou
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:40

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Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:43

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Posté par
gui_tou
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:50



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Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:52

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Posté par
gui_tou
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:54

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Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 21:56

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Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 28-11-07 à 22:22

Pas d'idées donc? L'exercice est-il trop difficile?

Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 29-11-07 à 20:10

Bon eh bien j'envoie une solution possible pour ceux que ça interresse :

La fonction 3$\rm \phi : x\to \sqrt{1+x^{2}} est convexe.

Par conséquent elle est au dessus de toutes ses tangentes.

Ainsi, pour tout a et x :
3$\rm \phi(x)\ge \phi'(a)(x-a)+\phi(a)

En particulier en prenant x=f' et a=g' :
3$\rm \phi(f')\ge \phi'(g')(f'-g')+\phi(g')

ie :
3$\rm \phi(f')-\phi(g')\ge \phi'(g')(f'-g')

Soit en intégrant sur [a,b] :
3$\rm \Bigint_{a}^{b} \[\phi(f')-\phi(g')\]\ge \Bigint_{a}^{b} \phi'(g')(f'-g')
Or, g' est constante donc 3$\rm \Bigint_{a}^{b} \phi'(g')(f'-g')=\phi'(g')\Bigint_{a}^{b} (f'-g')=\phi'(g')[f-g]_{a}^{b}=0
D'où 3$\rm \Bigint_{a}^{b} \[\phi(f')-\phi(g')\]\ge 0 CQFD.

La conclusion qu'il fallait en tirer : Le plus court chemin entre deux points donnés est le segment joignant ces deux points

Posté par
Nightmare
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 29-11-07 à 20:16

Oups une étourderie dans la preuve, je corrige !

Posté par
simon92
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 30-11-07 à 14:01

autant la première question j'avasi la réponse autant après j'étati perdu

Posté par
gloubi
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 30-11-07 à 14:29

Bonjour,

Citation :

Le plus court chemin entre deux points donnés est le segment joignant ces deux points

Nightmare

Citation :

Le chemin le plus court d'un point à un autre est la ligne droite, à condition que les deux points soient bien en face l'un de l'autre.

Pierre Dac


Posté par
mikayaou
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 30-11-07 à 15:22

joli gloubi de citer Pierre Dac


Le chemin le plus court d'un point à un autre est la ligne droite...en géométrie euclidienne, bien sûr

...et en géométie riemannienne ?

Posté par
1 Schumi 1
re : Exo défi : Fonctions convexes, intégrale. 01-12-07 à 08:42

Question de rajouter une couche: Le chemin le plus court oui, mais certainement pas le plus rapide.



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