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Niveau Maths sup
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Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité

Posté par
Thomawak
26-05-19 à 19:20

Bonjour, cette question me pose souci. Je n'arrive malheureusement aucun sens de l'équivalence.

On suppose que f est continue sur [a,b] et à valeurs réelles. Montrer que \left|\int_{a}^{b}{f} \right|=\int_{a}^{b}{\left|f \right|} ssi (pour tout t dans [a,b] f(t) supérieur ou égal à 0) ou  (pour tout t dans [a,b] f(t) inférieur ou égal à 0).

Merci d'avance

Posté par
Zormuche
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 26-05-19 à 19:25

Bonjour

Montrer que si f est supérieure ou égale à 0 alors l'égalité est vraie ; c'est trivial

Pour l'autre sens, on peut faire la contraposée

Posté par
lionel52
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 26-05-19 à 19:27

Hello !
Par exemple si |\int_a^b f| = \int_a^b f, l'autre cas se fait de manière analogue

\int_a^b (|f| - f) = 0

Or (|f| - f) est une fonction positive d'intégrale nulle...

Posté par
Thomawak
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 26-05-19 à 19:29

Merci, en effet le sens réciproque était très facile.
Pour le sens direct je suppose que f change de signe sur [a,b] et je montre que le module l'integrale de f est different de l'inegrale du module ?
J'avais pensé a utiliser la relation de chalses mais sans grand succès

Posté par
carpediem
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 26-05-19 à 19:30

salut

il est facile de prendre f(x) = x sur [-1, 1] et voir ce qui se passe

on sait que f\ge 0 => \int f \ge 0 ... ce qui permet de prouver un sens  ... quand on connait la fonction valeur absolue ...

dans l'autre sens :

f \le |f| => \int f \le \int |f|
 \\ -f \le |f| => \int -f \le \int |f|

donc \left| \int f \right| \le \int |f|

il faut donc montrer que f garde un signe constant ...

Posté par
Zormuche
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 26-05-19 à 21:42

Je propose la contraposée :

Si f n'est pas >=0, alors il existe un point de [a;b] où elle est <0. Et par continuité, ...

Posté par
Thomawak
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 26-05-19 à 21:46

Merci beaucoup, grâce a vous j'ai pu démontrer l'équivalence. Bonne soirée et encore merci

Posté par
jsvdb
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 27-05-19 à 12:52

Bonjour,

Dans ce genre de démonstration, il est bon de connaître les notations f^+ et f^- qui sont les fonctions définies par :

f^+(x) = \sup\{0,f(x)\}

f^-(x) = -\inf\{0,f(x)\}

Malgré son nom, la « partie négative » est donc positive.

Ainsi, ces notations permettent de conclure directement :

f = f^+-f^- et donc |\int f| = |\int f^+- \int f^-|

|f| = f^++f_- et donc \int |f| = \int f^++ \int f^-

Enfin, on se sert du fait que si a et b sont positifs, on a \blue |a-b| = a+b \text{ si et seulement si } (a = 0 \text{ ou } b = 0) (très facile à vérifier)

Posté par
carpediem
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 27-05-19 à 16:06

certes oui .. mais ce n'est qu'une commodité d'écriture ...

Posté par
jsvdb
re : Inégalité trianglulaire pour les intégrales : cas d'égalité 27-05-19 à 21:01

J'aime bien ce qui est commode ...



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