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inégalité arithmético-géométrique

Posté par
machin
03-06-06 à 23:53

bonsoir
ya-t-il une autre methode de montrer l'inegalité suivante sans utiliser la concavité de la fonction ln (logarithme neperien):
(a+b+c)/3>=(abc)^(1/3)  (a,b,c >0)
merci d'avance

Posté par neo (invité)re : inégalité arithmético-géométrique 04-06-06 à 01:00

salut,

C'est un devoir surveillé de TS qui propose une méthode originale pour démontrer cette inégalité
Neo

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : inégalité arithmético-géométrique 04-06-06 à 17:39

Bonjour machin et neo;
On pourrait aussi remarquer en posant \fbox{a=x^3\\b=y^3\\c=z^3} que le probléme est équivalent à prouver que 2$\fbox{\forall x,y,z\ge0\\x^3+y^3+z^3\ge3xyz}
Pour cela fixons les deux variables positives y et z et considérons la fonction \fbox{f{:}x\to x^3-3yzx+y^3+z^3} un petit calcul donne que \fbox{\forall x\ge0\\f'(x)=3(x^2-yz)} et donc que f est décroissante sur [0,sqrt{yz}] et croissante sur [sqrt{yz},+\infty[ et vu que \fbox{f(sqrt{yz})=(y sqrt y-z sqrt z)^2\ge0} on conclut que f est positive sur [0,+\infty[ ce qu'est le résultat souhaité
(Sauf erreurs bien entendu)

Posté par neo (invité)re : inégalité arithmético-géométrique 04-06-06 à 18:27

bonjour elhor,_abdelali,

Pourquoi peut-on fixer y et z ?
Il n'y a pas perte de généralité du résultat ?

Merci

Posté par
plumemeteore
re : inégalité arithmético-géométrique 04-06-06 à 21:52

On s'oocupera du cas où aucun des trois nombres n'est égal à leur moyenne arithmétique (le cas où les trois nombres y sont égaux donne une égalité; le cas où un seul nombre y est égal est assez facile à résoudre).
Deux des trois nombres sont du même côté par rapport à la moyenne. Disons que le troisième est c.
Soit m la moyenne, m-a = v; m-b = w; m-c = -v-w; avec w et w de même signe.
En élevant les deux membres au cube :
m³ >? (m-v)(m-w)(m+v+w)
le deuxième membre égale (m²+vw-mv-mw)(m+v+w)
= m³+m²v+m²w +vwm=v²w+vw² -m²v-mv²-mvw -m²w-mwv-mw²
= m³-mvw+v²w+vw²-mv²-mw²
Il faut : -mvw+v²w+vw²-mv²-mw² <? 0
mvw+mv²+mw² >? v²w+vw²
si v et w sont négatifs, le premier membre est positif et le second négatif
si v et w sont positifs, ils sont tous deux inférieurs à m : mv² > wv² et mw² > vw²; le premier membre a deux termes respectivement supérieurs au deux termes du second membre et il a un troisième terme positif en plus; donc le premier membre est supérieur au second.

On peut généraliser : de tous les ensembles de nombres positifs de même cardinal et de même somme, celui qui a le plus grand produit est celui qui a tous ses éléments égaux (analogie étonnante avec la géométrie : de tous les polygones convexes de même nombre de côtés et de même périmètre, celui qui a la plus grande aire est le polygone régulier).



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