Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste

Posté par
Ewendoun
30-09-20 à 15:42

Bonjour chers îliens et chères îliennes,

Sans trop de honte j'admets que l'énoncé suivant m'a été fourni via facebook, une page a priori de bon niveau de terminale d'un autre pays que la France, mais en soi peu importe je trouve. J'ai obtenu le droit de le partager car il semble intéressant et susceptible de mobiliser les neurones, en tout cas c'est mon cas. Mes excuses si je me trompe de section ou d'endroit où poster dans le forum.

Au premier abord (comme bien souvent) le problème soulevé par l'énoncé succinct m'a paru simple en apparence mais je ne parviens pas à le résoudre  avec mes modestes "moyens" (ancien élève de ES maths Spé, relativement autodidacte sur nombre de notions abordées par mes moyens du bord au cours des années, en gros je sais bidouiller deux trois choses de niveaux différents, mais là je sèche sur la façon d'aborder le problème):


L'énoncé est le suivant :

Soient x, y et z des réels strictement positifs tels que xyz = 1 .

Montrer que \frac{1}{(x+1)^2 + 1 + y^2} + \frac{1}{(y+1)^2 + 1 + z^2} + \frac{1}{(z+1)^2 + 1 + x^2} \ll\frac{1}{2}

Eh bien je dois admettre que cela me peine mais je ne vois pas comment procéder pour montrer la validité de l'inégalité. J'ai essayé des choses classiques comme mettre au même dénominateur après avoir passé le terme de droite à gauche, mais je me retrouve vite avec des formes puissance 4. Je ne suis pas excellent en maths, mais là je sèche sur la façon ou l'astuce pour aborder cela. Merci à vous tous et toutes.

Posté par
malou Webmaster
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 01-10-20 à 11:44

Ewendoun, bonjour
pourrais-tu renseigner ton profil s'il te plaît (choisis dans la liste ce qui te coreespond le mieux, reprise d'études ? ou ...)
Je te remercie

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q12 - Dois-je forcément indiquer mon niveau lorsque je poste un nouveau sujet ?

Posté par
Ewendoun
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 01-10-20 à 11:56

Bonjour,

Toutes mes excuses, je n'avais jamais bien pris en compte l'importance de la précision du niveau d'études (hétérogène me concernant) dans mon profil ni dans un post forum. Voilà qui est fait.

Je ne sais précisément de quel niveau exact cet énoncé ressort, pour être honnête il a été lancé en tant que défi stimulant, et de fait je suis pour le moment bien en peine de savoir comment procéder. A priori vu le groupe dont il est issu, cela doit être un petit défi lancé à des élèves de terminale francophone, en 2016 (seule note fournie sur l'énoncé). J'aime ces problèmes posés qui ont l'air tout simples, mais qui en fait remuent beaucoup les méninges (enfin à mon humble avis et niveau).

Merci à vous chers et chères membres de cette communauté mathématique de vous pencher dessus, je m'y casse les dents pour le moment, mais suis coutumier du fait de passer à côté de choses évidentes pour des matheux plus avisés ou expérimentés.

Bien à vous !

Ewendoun

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 01-10-20 à 12:29

Bonjour,

cette inégalité est vraie pour tout x, y et z réels strictement positifs tels que xyz = 1.
on peut poser z en paramètre, en déduire y fonction de x et de ce paramètre :
Dériver la fonction pour voir que la dérivée n'a qu'une seule racine réelle positive,
vérifier que la fonction est bien maximale et <= 1/2 pour cette racine.

Bon courage....

Posté par
Ewendoun
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 01-10-20 à 15:02

Merci beaucoup de votre réponse

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 01-10-20 à 17:19

Bonsoir,

la démarche que j'ai proposée n'est pas une vraie démonstration
Elle n'est pas satisfaisante, bien que fort instructive...
Quelqu'un a certainement une vraie démonstration !

Posté par
Ewendoun
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 01-10-20 à 18:04

La réponse fournie pour le moment me satisfait, par ailleurs l'énoncé précise seulement "montrez" ce qui souvent en langage énoncé mathématique lycée (enfin de mémoire versus "démontrez" ) demande de parvenir au résultat énoncé dans l'exposé du sujet plutôt que de produire ou élaborer une réelle démonstration.

Je crois comprendre le sens de la réponse, pourtant je vois mal comment poser z en paramètre pour en extraire y en fonction de x. J'admets être plutôt limité en maths, mais un bon exemple (?) pas forcément celui de l'énoncé d'ailleurs, peut m'aider à comprendre la manip ? Je sais à peu près pour exemple pratiquer des changements de variables, mais là je butte sur la façon de procéder ?
Merci encore

Posté par
Ewendoun
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 06-10-20 à 14:22

Bonjour,

Eh bien après avoir discuté avec le professeur de mathématiques qui a posé ce qui est bien un petit "défi" à ses étudiants de terminale (il aime pousser le niveau !), je ne sais si la résolution du problème consistant à montrer la validité de l'inéquation peut se faire précisément avec les outils que tu envisages cher @Vham, mais sa méthode a le mérite de reposer uniquement sur une sorte de paramétrage et de mise en système des éléments de gauche de l'inéquation, j'admets avoir été soufflé, pas de dérivée ou autre, juste du "jeu" de simplification et identification terme à terme, ce qui en théorie est accessible à tout étudiant de fin de lycée !

Bon, pour conclure, je vous poste bientôt la résolution complète du problème énoncé si cela vous intéresse, personnellement ma curiosité - et mon ego, je l'admets :p ) - a été quelque peu piqué au vif. Oui, je suis facilement en tant qu'éternel novice en mathématiques (et en bien des choses) aisément impressionnable.

Merci en tous cas de votre aide et de l'intérêt porté à ce petit tour de magie mathématique.

Ewendoun

Posté par
lake
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 06-10-20 à 14:38

Bonjour,

Pour se débarrasser de la contrainte xyz=1, on peut poser:

  \begin{cases}x=\dfrac{u}{v}\\\\y=\dfrac{v}{w}\\\\z=\dfrac{w}{u}\end{cases}

J'avais tenté quelque chose dans ce sens mais malheureusement pas abouti...

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 06-10-20 à 18:33

Bonjour,

pour "montrer" je pose x=tan(a), y=tan(b) et z=1/(tan(a).tan((b))
et j'utilise GeoGebra de la façon suivante :
je crée un curseur "angle b" qui peut varier de 0 à 90 (en degrés)
et je visualise la fonction "membre de gauche de l'inéquation" en ayant l'angle a en abscisses, lui aussi de 0 à 90 (en degrés).
le curseur "angle b" paramètre la courbe tracée en ayant mis en bijection les entiers de 0 à l'infini avec les angles de 0 à 90.
Visualisation très efficace reproductible facilement par un lycéen.

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 06-10-20 à 19:23

re bonsoir

en attendant la résolution du tour de magie, voici mes visualisations :

Méthode de résolution d\'une inéquation qui me résiste

Posté par
alb12
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 06-10-20 à 20:01

salut,
un graphe 3d

Posté par
lake
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 06-10-20 à 21:03

Oui, bien sûr, que l'inégalité d'Ewendoun soit vraie, tout le monde en est convaincu. Mais pour l'instant, même avec des graphes qui confirment la chose,  je ne vois rien de probant.

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 14-10-20 à 10:17

Bonjour,

Donc pas de piste pour une démonstration.

Posté par
Ewendoun
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 14-10-20 à 10:29

Bonjour, j'ai la solution de ce "défi" mathématique, mais cela prend trois plombes à mettre en forme sous latex, à moins que je puisse copier la solution sous forme d'image exceptionnellement ? Merci encore à tous et toutes

Posté par
malou Webmaster
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 14-10-20 à 13:13

Bonjour à tous
allez, je vais dire oui, si tu l'as sous forme de pdf pour lequel tu pourrais mettre un lien ce serait bien, ou envoie le moi sur mon mail (dans mon profil)

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 14-10-20 à 19:06

Bonsoir,

-> Ewendoun : Avec le principe de la solution, et une piste s'il y a une astuce, nous serions peut-être capables de détailler par nous-mêmes ?
Sinon, pour écrire "facilement" en Latex sur ce site, utiliser l?icône LTX juste à gauche de dans la barre d'icônes sous la zone de réponse
Méthode de résolution d\'une inéquation qui me résiste
malou edit

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 18-10-20 à 23:12

Bonne nuit,

Je suis toujours intéressé par une démonstration
qui peut m'être transmise via mon E-Mail (tout document ou image)

Citation :
Ewendoun a écrit :
j'ai la solution de ce "défi" mathématique, mais cela prend trois plombes à mettre en forme sous latex, à moins que je puisse copier la solution sous forme d'image

Posté par
alb12
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 19-10-20 à 09:35

On piaffe d'impatience

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 20-10-20 à 19:26

Bonsoir,
Nous restons sur notre faim

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 22-10-20 à 10:50

Bonjour,

Ewendoun a écrit : j'ai la solution de ce "défi" mathématique,
peut-être s'est-il trop avancé ? Peut-être verrons-nous après lès vacances ?

Posté par
carpediem
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 24-10-20 à 10:56

ouais on attend toujours ...

Posté par
Ewendoun
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 10:33

Voici le pdf de la correction : (malou edit : j'ai rapatrié le pdf sur notre site)

Toutes mes excuses pour le délai monumental, voici la résolution proposée par le professeur de mathématique à l'initiative du défi. Pour ma part, j'admets que je n'y eus pas pensé, après je trouve cette approche chouette en soi car requiérant peu d'outils et compréhensible en soi assez aisément, mais dure à amorcer (pour ma part je m'y suis cassé les dents ) !

Bien à tous et toutes chers îliens et îliennes !

Ewendoun

* Modération > Lien accepté exceptionnellement   *

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 12:13

Mieux vaut tard que jamais
Une piste pour ceux qui veulent encore chercher un peu, associée à une remarque :
En notant T le premier membre, on commence par démontrer \; T (1/2)S

\; S = \dfrac{1}{xy+x+1} + \dfrac{1}{yz+y+1} + \dfrac{1}{zx+z+1}
Puis on démontre \; S = 1 \; par ce qui semble un tour de passe passe.
Mais démontrer \; S = 1 \; peut se faire sans astuce.
Il suffit d'y remplacer \; z \; par \; 1/(xy)

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 12:38

Bonjour,

C'est tellement simple qu'on en reste pétrifié !
Après avoir tourné autour du pot, bien sûr : x^2+y^2-2xy =(x+y)^2 toujours >= 0

Posté par
vham
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 12:40

pardon,  x^2+y^2-2xy =(x-y)^2 toujours >= 0

Posté par
carpediem
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 13:13

ce n'est pas un tour de passe-passe ni une astuce c'est uniquement l'utilisation pertinente de l'hypothèse : xyz = 1 ... (il faut bien s'en servir à un moment !!!)

donc que \dfrac 1 {xy + x + 1} = \dfrac {xyz} {xy + x + xyz} = \dfrac {yz} {yz + y + 1}



c'est ce que j'avais tenté vainement car n'avais pas vu qu'il fallait d'abord faire une majoration pour arriver à ce S ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 13:53

La notion de "tour de passe-passe" ou de "astuce" est subjective...
Dans le pdf du lien, la démonstration de S=1 fait croire à ce que je dénomme ainsi.
Alors que je la trouve bien compliquée.
C'est tout

Posté par
carpediem
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 13:54

oui moi aussi

mais dans tous les cas c'est l'utilisation de l'hypothèse d'une façon ou d'une autre qui permet de conclure ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 13:56

Un petit bonus :
Il est facile de prolonger pour prouver que l'égalité n'est réalisée que pour x=y=z=1.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 27-10-20 à 13:57

Citation :
mais dans tous les cas c'est l'utilisation de l'hypothèse d'une façon ou d'une autre qui permet de conclure ...
On appelle ça une lapalissade

Posté par
malou Webmaster
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 08:15

Bonjour à tous
merci à Ewendoun d'avoir pris le temps d'écrire un fort joli message dans notre livre d'or.
Bonne journée à tous

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 08:41

Et aussi de nous avoir soumis cette inégalité qui nous a longuement résisté

Posté par
Ewendoun
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 13:11

Bonjour,

De rien et de rien , c'est vrai dans les deux cas. Le mot dans le livre d'or me semblait un minimum pour louer les bienfaits du site, et ce petit jeu mathématique était bluffant par la simplicité de sa réponse, mais et cela vaut pour moi, encore fallait-il mettre le doigt sur deux trois spécificités de "tournures".

Evident a posteriori, à s'en frapper le front du plat de la main, pourtant impossible de dénicher le coeur de la résolution seul pour ma part.
Honnêtement j'avais mis un bout d'ongle sur le début, mais à un moment, je n'aurais pas pensé à tourner le problème comme cela. Du coup c'est un peu amusant et magique car c'est le genre de moment où je me dis : "Bon sang, bien sûr !" et même si a priori ça ne "sert" pas à grand chose en soi, eh bien ça participe de la beauté des maths, où on peut aussi faire des choses rigolotes avec somme toute des outils très simples.

Personnellement, j'irai creuser du côté de ce professeur, en lui demandant si il a d'autres "énigmes/riddles" de cet acabit. Avec sa permission, je vous les partagerai aussi ? En postant dans une section dédiée peut-être ?


Bien à vous tous et toutes

Ewendoun

Posté par
malou Webmaster
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 13:31

reBonjour
Tu peux poster ce genre de choses dans "détente / énigmes ou exercices "
bonne journée

Posté par
alb12
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 13:52

il aurait suffi de donner une piste sans rien devoiler:
minorer a^2+b^2

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 16:25

J'ai essayé de ne pas tout dévoiler dans mon message d'hier à 12h13.
Mais ce que tu proposes, alb12, aurait sans doute été plus judicieux.

Posté par
alb12
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 18:07

je remarque que si le posteur dit que l'exercice est difficile alors on a du mal à trouver
on a tendance à se dire que c'est du niveau olympiades et on cherche trop haut
comme le dit Sylvieg la demo tient en 3 lignes

Posté par
Ewendoun
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 19:02

@alb12 et Sylvieg

Toutes mes excuses, je tenais à partager à cette communauté ce petit "défi" donné sans autre indication à l'origine que l'énoncé initial, ce qui en fait aussi le miel et le sel je pense ?

Je n'avais par ailleurs pas la solution avant un temps certain, avant qu'on me la fournisse, et j'admets volontiers que je n'aurais pas trouvé seul de mon côté. La prochaine fois, si un autre de ces "défis - le terme est un peu excessif effectivement, quoique ?-me parvient, je tâcherai de réfléchir sur des pistes plutôt que de fournir d'emblée la solution , ça pimentera plus le jeu de recherche et d'essai personnel.

C'est vrai, on pouvait faire plus court sans doute (quoique là la résolution est complète à tout le moins), toujours est-il que ça ne me semblait pas simple d'emblée.
En somme un effet psychologique qui aurait empêché la bonne intelligence de chacun de fonctionner ? Je ne sais pas, peut-être, le prochain si j'en ai un sous la main, je le posterai en indiquant rien de particulier sur la difficulté présumée (ou alors, pus rigolo, en mentionnant sa facilité ? )

Bien à vous tous et toutes,
Une excellente soirée.

Ewendoun

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Méthode de résolution d'une inéquation qui me résiste 28-10-20 à 19:09

@Ewendoun,
Il est clair que nous sommes contents que tu aies eu la bonne idée de nous soumettre ce "défi".
Et nous nous réjouissons de la perspective d'en avoir d'autres à nous mettre sous la dent.
En postant dans le forum détente, il y a une fonctionnalité de "blankage".
On peut cacher ses réponses.
Ceux qui veulent la regarder peuvent ouvrir.
Ceux qui veulent continuer à chercher n'ouvrent pas.
Je te conseille d'aller jeter un oeil dans cette partie de l'île



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1733 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !