Décroissance d'une fonction
dans Analyse
Bonjour à tous
D'abord, je remercie tout ceux qui prendront le temps de répondre à ma question. Voici mon problème:
Je veux démontrer le théorème suivant:
Soit $f: [0, +\infty[ \to [-\infty, +\infty]$ une fonction décroissante avec $f(x)<\infty$ si $x>0$. Soit $\alpha \ge 0$.
Alors la fonction $\displaystyle \beta \mapsto \frac{1}{\beta} \int_{\alpha}^{\alpha + \beta} f(x) dx, \beta > 0$ est décroissante.
J'aimerais le prouver sans passer par les dérivées. Je procède donc de la manière suivante.
Soit $\beta_1, \beta_2 > 0$ tels que $\beta_1 < \beta_2$. Je dois donc montrer que
$\displaystyle \frac{1}{\beta_1} \int_{\alpha}^{\alpha + \beta_1} f(x) dx \ge \frac{1}{\beta_2} \int_{\alpha}^{\alpha + \beta_2} f(x) dx$.
Comme $\beta_1 < \beta_2$, je coupe la seconde intégrale et je simplifie mon inégalité. Il faut donc montrer que
$\displaystyle \Big(\frac{1}{\beta_1}-\frac{1}{\beta_2}\Big) \int_{\alpha}^{\alpha + \beta_1} f(x) dx \ge \frac{1}{\beta_2} \int_{\alpha+\beta_1}^{\alpha + \beta_2} f(x) dx$.
Malheureusement, à partir de là, je ne vois pas quel argument utiliser pour montrer que cette inégalité est vraie. Quelqu'un pourrait-il m'aider, s'il vous plaît ? J'espère avoir été assez précise.
Merci à tous. Bonne journée.
D'abord, je remercie tout ceux qui prendront le temps de répondre à ma question. Voici mon problème:
Je veux démontrer le théorème suivant:
Soit $f: [0, +\infty[ \to [-\infty, +\infty]$ une fonction décroissante avec $f(x)<\infty$ si $x>0$. Soit $\alpha \ge 0$.
Alors la fonction $\displaystyle \beta \mapsto \frac{1}{\beta} \int_{\alpha}^{\alpha + \beta} f(x) dx, \beta > 0$ est décroissante.
J'aimerais le prouver sans passer par les dérivées. Je procède donc de la manière suivante.
Soit $\beta_1, \beta_2 > 0$ tels que $\beta_1 < \beta_2$. Je dois donc montrer que
$\displaystyle \frac{1}{\beta_1} \int_{\alpha}^{\alpha + \beta_1} f(x) dx \ge \frac{1}{\beta_2} \int_{\alpha}^{\alpha + \beta_2} f(x) dx$.
Comme $\beta_1 < \beta_2$, je coupe la seconde intégrale et je simplifie mon inégalité. Il faut donc montrer que
$\displaystyle \Big(\frac{1}{\beta_1}-\frac{1}{\beta_2}\Big) \int_{\alpha}^{\alpha + \beta_1} f(x) dx \ge \frac{1}{\beta_2} \int_{\alpha+\beta_1}^{\alpha + \beta_2} f(x) dx$.
Malheureusement, à partir de là, je ne vois pas quel argument utiliser pour montrer que cette inégalité est vraie. Quelqu'un pourrait-il m'aider, s'il vous plaît ? J'espère avoir été assez précise.
Merci à tous. Bonne journée.
Réponses
-
Bonjour.
Tu es sûr de cette décroissance ? J'ai essayé avec $f(x)=\exp(-x),\ \alpha=1$, ça ne semble pas particulièrement décroissant.
Cordialement. -
Bonjour,
Merci pour ta réponse. L'énoncé m'a été donné par mon prof donc je n'ai pas vraiment de doute qu'il soit vrai. Pourquoi dis-tu que cela ne te semble pas décroissant ? As-tu un exemple de $\beta_1, \beta_2$ où l'inégalité est fausse ?
Cordialement. -
Ta fonction de $\beta$ est la valeur moyenne de $f$ sur $[\alpha, \alpha +\beta]$.
Soit $\gamma >\beta$. Peux-tu comparer la valeur moyenne $m_1$ de $f$ sur $[\alpha, \alpha +\beta]$ et la valeur moyenne $m_2$ de $f$ sur $[\alpha+\beta, \alpha +\gamma]$ ? Comment obtenir la valeur moyenne de $f$ sur $[\alpha, \alpha +\gamma]$ à partir de $m_1$ et $m_2$ ? -
Effectivement, j'ai fait une erreur, j'ai intégré de 1 à $\beta$, pas de 1 à $1+\beta$.
Désolé ! -
Bonjour GaBuZoMeu,
Si je comprends bien, j'ai (en gardant mes notations)
$m_1 = \frac{1}{\beta_1} \int_{\alpha}^{\alpha + \beta_1}f(x) dx$
$m_2 = \frac{1}{\beta_2 - \beta_1 } \int_{\alpha+ \beta_1}^{\alpha + \beta_2} f(x) dx$
Si je modifie ma dernière inégalité, ce que je veux démontrer c'est que $m_1 \ge m_2$. Or, je ne vois pas du tout comment faire.
Pour répondre à ta dernière question et si je ne me trompe pas, j'ai
$\frac{1}{\beta_2} \int_{\alpha}^{\alpha+\beta_2} f(x) dx = \frac{\beta_1}{\beta_2} m_1 + \frac{\beta_2-\beta_1}{\beta_2} m_2$. Mais je ne vois pas comment l'utiliser.
Cordialement. -
Pour montrer que $m_1 \geq m_2$, on peut simplement remarquer que
$\forall x \in [\alpha, \alpha + \beta_1], f(x) \geq f(\alpha + \beta_1)$
et
$\forall x \in [\alpha + \beta_1, \alpha + \beta_2], f(x) \leq f(\alpha + \beta_1)$
On en déduit alors une majoration de $m_2$ et une minoration de $m_1$ sympathique -
Ah mais oui bien sur, c'est si simple ! Merci beaucoup !
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Bonjour!
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