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Niveau Maths sup
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exp(x) > 1+x+x²/2

Posté par
pyth
14-05-13 à 19:24

Bonjour,

Je dois demontrer que sur R+

e^x \le 1+x+\frac{x^2}{2}

Le resultat est immediat quand on developpe l'exponentielle mais la on me demande de le montrer à l'aide de la convexité

auriez vous une idee de quelle fonction utiliser ?

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 19:34

salut

fort probablement utiliser la fonction différence (des deux membres) et calculer sa dérivée seconde ...

Posté par
pyth
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 19:35

merci j'essaye tout de suite

Posté par
pyth
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 19:40

Génial probleme résolu !!

en fait on a tellement fait d'exo compliqués sur la convexité que parfois les choses simples nous passent sous le nez

Posté par
pyth
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 19:40

merci beaucoup !!

Posté par
alainpaul
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 19:45

Bonjour,


Il faut choisir son signe...




Alain

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 19:47

en fait c'est plus de l'étude de fonction que de réels résultats de la convexité ...

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 19:47

Posté par
pyth
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 20:02

@ Carpediem : oui c'est vrai

@Alain... je n'ai pas compris ton message

Bonne soirée a vous 2

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 20:06

merci et à toi aussi

moi non plus ...

Posté par
alainpaul
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 20:14

Rien de grave,


Le signe de l'inéquation n'est pas
le même dans le titre et dans l'énoncé.

Que sommes nous ici supposé connaître de ex  ?
Je n'ai pas pigé la solution donnée,

alain

Posté par
pyth
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 20:47

ah oui c'est pas le meme signe

mais le DL de exp donne immediatement que c'est >

Merci de la remarque

Bonne soirée

Posté par
alb12
re : exp(x) > 1+x+x²/2 14-05-13 à 21:08

salut, la méthode préconisée fait penser à:
la courbe est au dessus de la tangente au point (0;1)
pour tout t de [0;x], exp(t)>=t+1
puis intégrales de 0 à x des deux membres ...

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 18:36

ha oui là on utilise mieux/réellement la convexité de la fonction exp ....

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 18:37

mais il reste le pb de la constante d'intégration .... ce me semble-t-il ....

Posté par
alb12
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 18:51

ce me semble pas exp(x)-1>=x^2/2+x

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 19:00

nooui tout simplement prendre 0 ....

Posté par
star-math
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 19:02

j'ai pas compris

e^x \le 1+x+\frac{x^2}{2} facile a démontrer


e^x-1 \le x+\frac{x^2}{2}


voila l'idée


Si f est convexe sur I, pour tous points x_1, x_2, x_3 de I avec x_1< x_2< x_3

    \frac{f(x_2)-f(x_1)}{x_2-x_1}\leq \frac{f(x_3)-f(x_1)}{x_3-x_1}\leq \frac{f(x_3)-f(x_2)}{x_3-x_2}.

Réciproquement, si l'une des deux inégalités est vérifiée pour tous x_1, x_2, x_3 de I avec x_1< x_2< x_3 , alors f est convexe.

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 19:06

esp est convexe donc au dessus de ses tangentes ... en particulier celle en (0, 1) ..

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 19:08

an fait on demande l'inégalité contraire ....

Posté par
star-math
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 19:09

oui

exp(x) convexe alors on peut utiliser cette inégalité

\frac{f(x_2)-f(x_1)}{x_2-x_1}\leq \frac{f(x_3)-f(x_1)}{x_3-x_1}\leq \frac{f(x_3)-f(x_2)}{x_3-x_2}.

c'est simple

j'ai pas compris ou est le problème

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 19:11

comme le faisait remarquer alainpaul, il faut choisir le bon sens ....

Posté par
alb12
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 19:13

ou alors prendre x<=0

Posté par
star-math
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 19:27

alb12

l'inégalité est

e^x \le 1+x+\frac{x^2}{2}

ou

exp(x) > 1+x+x²/2

Posté par
alb12
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 20:52

si x<0 alors exp(x)<1+x+x^2/2
si x>0 alors exp(x)>1+x+x^2/2
la question de pyth concernait x>=0
il avait inversé le sens de l'inégalité.

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 15-05-13 à 20:54

oui oui j'avais oublié son correctif suite à la remarque d'alainpaul ... et ma méthode donnait le même résultat ....

Posté par
pyth
re : exp(x) > 1+x+x²/2 17-05-13 à 16:41

c'est bien x>0

Merci pour la seconde methode mais je garderai celle de carpediem qui est plus rapide

Belle Demo en tout cas

Bon week end a tous !

Posté par
carpediem
re : exp(x) > 1+x+x²/2 17-05-13 à 18:04

les deux méthodes sont équivalentes :: ma méthode utilise la convexité sans le dire et n'utilise que les outils classiques de lycée (étude de variations) ...

je dérive et alb12 primitive ... mais c'est la même chose ...


merci et à toi aussi



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