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Nous allons voir plusieurs applications de l'inégalité de Jensen. Application 1: Comparaison entre moyenne géométrique et moyenne arithmétique [ modifier | modifier le wikicode] Propriété Soient, réels strictement positifs. On a:. Autrement dit la moyenne géométrique est toujours inférieure à la moyenne arithmétique. Démonstration La fonction est convexe car. En appliquant le corollaire, on obtient: Application 2: Comparaison entre moyenne arithmétique et moyenne quadratique [ modifier | modifier le wikicode] Considérons la fonction définie par: On a alors:. Par conséquent, est convexe. et en élevant les deux membres à la puissance 1/p, on obtient:. Remarque Si l'on pose dans la formule précédente, on obtient. Le second membre représente la moyenne quadratique des. Fonctions convexes/Définition et premières propriétés — Wikiversité. Par conséquent, compte tenu de l'application 1, on peut dire que la moyenne arithmétique est toujours comprise entre la moyenne géométrique et la moyenne quadratique. C'est-à-dire que:. Application 3: démonstration de l'inégalité de Hölder [ modifier | modifier le wikicode] L'inégalité de Young ci-dessous — donc aussi de celle de Hölder, qui s'en déduit — n'est pas une application de celle de Jensen mais une application directe de l'inégalité de convexité (début du chapitre 1).
Pour déterminer p, on traduit le fait que le point B ( b, f ( b)) appartienne à la droite (AB): on a f ( b) = f ( b) − f ( a) b − a b + p, d'où p = f ( b) − f ( b) − f ( a) b − a b. Ainsi, l'équation réduite de la tangente cherchée est: y = f ( b) − f ( a) b − a x + f ( b) − f ( b) − f ( a) b − a b, soit y = f ( b) − f ( a) b − a ( x − b) + f ( b). c) Déduire une inégalité traduisant la convexité Par hypothèse, f est convexe sur I, donc C est située au-dessous de ses sécantes ou cordes. La droite ( AB) est une sécante de C. Les-Mathematiques.net. Considérons les points N et P de même abscisse x 0 (compris entre les abscisses de A 0 et B 0), N étant un point de la droite ( AB) et P un point de la courbe C. La fonction f étant convexe sur I, P est donc au-dessous de N, ce qui se traduit par le fait que l'ordonnée de P soit inférieure à celle de N. P a pour coordonnées ( t a + ( 1 − t) b; f ( t a + ( 1 − t) b)) car P est un point de C. N a pour ordonnée y 0 telle que: y 0 = f ( b) − f ( a) b − a ( x 0 − b) + f ( b) = f ( b) − f ( a) b − a ( t a + ( 1 − t) b − b) + f ( b), soit y 0 = f ( b) − f ( a) b − a ( t ( a − b)) + f ( b) = − t ( f ( b) − f ( a)) + f ( b) = t f ( a) + ( 1 − t) f ( b).
II – La formule à connaître Si f est convexe sur un intervalle I, alors le graphe de f est situé au-dessus de ses tangentes sur I. Ce qui se traduit mathématiquement par la propriété suivante: Pour tous x et y de I, on a: C'est cette formule que l'on utilise le plus dans les énoncés de concours, elle permet de gagner du temps et de montrer au correcteur que vous maîtrisez votre sujet. Voyons quelques exemples d'application. III – Exemples d'application Question 1: Montrer que pour tout x > 0, ln( x + 1) ≤ x. Réponse 1: Pour tout x > 0, ln »( x) = -1/x^2 < 0 donc ln est concave sur R+*. Ainsi, le graphe de ln est en dessous de ses tangentes, en particulier sa tangente en 1. Ce qui s'écrit: ln( x) ≤ ln'( 1)( x – 1) + ln( 1) i. e ln( x) ≤ x – 1 En appliquant cette formule en x + 1, on obtient bien ln( x + 1) ≤ ( x + 1) – 1 = x d'où le résultat. Question 2: Montrer que pour tout x de R, exp( – x) ≥ 1 – x. Réponse 2: exp est convexe sur R donc son graphe est au-dessus de ses tangentes et en particulier celle en 0, ce qui s'écrit: exp( x) ≥ exp' (x)( x – 0) + exp( 0) i. Inégalité de connexite.fr. e exp( x) ≥ x + 1 En appliquant cette formule en – x, on obtient bien exp( – x) ≥ 1 – x. IV – Pour aller plus loin Notez que dans une question de Maths II ECS 2018, on devait utiliser le résultat ln( 1 + x) ≤ x sans avoir eu à le démontrer avant, c'est vous dire l'importance de ces formules bien qu'elles soient hors programme!
Partie convexe d'un espace vectoriel réel $E$ désigne un espace vectoriel sur $\mathbb R$. Soit $u_1, \dots, u_n$ des vecteurs de $E$, et $\lambda_1, \dots, \lambda_n$ des réels tels que $\sum_{i=1}^n \lambda_i\neq 0$. Définition d'une fonction convexe par une inégalité - Annales Corrigées | Annabac. On appelle barycentre des vecteurs $u_1, \dots, u_n$ affectés des poids $\lambda_1, \dots, \lambda_n$ le vecteur $v$ défini par $$v=\frac{1}{\sum_{i=1}^n \lambda_i}\sum_{i=1}^n \lambda_i u_i. $$ Dans le plan ou l'espace muni d'un repère de centre $O$, on identifie le point $M$ et le vecteur $\overrightarrow{OM}$. On définit alors le barycentre $G$ des points $A_1, \dots, A_n$ affectés des poids $\lambda_1, \dots, \lambda_n$ par le fait que le vecteur $\overrightarrow{OG}$ est le barycentre des vecteurs $\overrightarrow{OA_1}, \dots, \overrightarrow{OA_n}$ affectés des poids $\lambda_1, \dots, \lambda_n$. Ceci ne dépend pas du choix du repère initial. Proposition (associativité du barycentre): si $v$ est le barycentre de $(u_1, \lambda_1), \dots, (u_n, \lambda_n)$, et si $$\mu_1=\sum_{i=1}^p \lambda_i\neq 0\textrm{ et}\mu_2=\sum_{i=p+1}^n \lambda_i\neq 0, $$ alors $v$ est aussi le barycentre de $(v_1, \mu_1)$ et de $(v_2, \mu_2)$, où $v_1$ est le barycentre de $(u_1, \lambda_1), \dots, (u_p, \lambda_p)$ et $v_2$ est le barycentre de $(u_{p+1}, \lambda_{p+1}), \dots, (u_n, \lambda_n)$.
Note obtenue: 15. 75 Attention, ce développement est utilisé dans des leçons de votre couplage. Voulez-vous quand même le supprimer de votre couplage? Après plus d'un an et demi d'écriture, notre livre voit enfin le jour! Cet ouvrage a été relu par des agrégatifs comme vous pour en faire un outil le plus utile possible! Inégalité de convexité généralisée. Cet ouvrage propose une liste de développements analysés finement, replacés dans un contexte global listant le plus exhaustivement possible les imbrications des résultats avec le reste du monde mathématique. Le lecteur trouvera dans cet ouvrage toute les techniques fondamentales de preuve ainsi que des entraînements complets et pédagogiques afin d'être préparé au mieux pour le concours de l'agrégation de mathématiques.