Inégalités classiques de l'analyse réelle

Puisque je commence à en avoir légèrement marre de tomber sur des exercices que je pourrais faire en 2 lignes si je connaissais les bonnes inégalités, et sur lesquels je passe beaucoup plus de temps parce que je ne les ai jamais vues, j'aimerais avoir un petit pense-bête des grandes inégalités qu'on rencontre en analyse. Je pense que le mieux serait de même les "hiérarchiser" (dans le sens, laquelle est un corollaire de laquelle).

Celles que j'ai dans mes bouquins (j'ai la flemme de tout recopier maintenant, je mets juste le nom, je complèterai plus tard) :

1) inégalité triangulaire "basique" : $|x+y| \leqslant |x|+|y|$ et $\big| |x| - |y| \big| \leqslant |x-y|$

2) inégalité de Cauchy-Schwarz "basique" : $\displaystyle \Big( \sum x_k y_k \Big)^2 \leqslant \Big( \sum x_k^2 \Big) \Big( \sum y_k^2 \Big)$
Corollaire : inégalité de Minkowski
Généralisation : inégalité de Hölder, qu'on peut apparemment démontrer à l'aide de l'inégalité de Young
J'ai envie d'y associer l'inégalité de Bessel (pour quels produits scalaires est-ce intéressant ?).

3) fonctions dérivables, intégrables : inégalité des accroissements finis, inégalité de Taylor-Lagrange


Celles don't j'ai entendu parler en dehors de mes cours :

- inégalité arithmético-géométrique

- convexité :
inégalité de Jensen discrète, inégalité de Jensen "tout court"
$\rightarrow$ il faudrait que je me fasse une liste de fonctions convexes classiques auxquelles appliquer cette inégalité
inégalité de Bernouilli


- inégalité de Hadamard

Si vous en avez d'autres : je prends.

Réponses

  • Pour l'inégalité de Bessel, c'est très utile quand tu travailles dans des Hilbert généraux.

    À ta liste j'ajouterais l'inégalité de Hölder générale pour les intégrales (ce que tu cites correspond au cas particulier de la mesure de comptage). Plus spécifique à l'analyse complexe, il y a le lemme de Schwarz, qui est redoutablement efficace quand on a besoin d'estimations fines de fonctions holomorphes (très utile en théorie des nombres transcendants). Et bien sûr les inégalités probabilistes : Markov, Bienaymé-Tchebychev, Höffding, qui peuvent parfois être utiles appliquées à des sommes. En algèbre linéaire, l'inégalité de Hadamard est un grand classique.

    D'autres inégalités classiques mais qui ne servent pas vraiment pour des exos de type L1-L2-L3 : inégalité de Hardy, inégalité de Carleman, inégalité de Bernstein, inégalité de Hilbert, inégalité de Landau-Kolmogorov.

    Après il y a tout un tas d'inégalités classiques pour les exos d'olympiades, mais j'imagine que ça ne t'intéresse pas.
  • Pour expliquer en gros ce que je cherche...

    Pour faire des exercices de niveau L1, L2, écrit de CAPES, je pense que le cours de mes bouquins suffit amplement (après tout, j'ai réussi une L1, une L2 et un CAPES avec ces bouquins). J'aimerais atteindre un niveau où je me sens vraiment à l'aise sur des problèmes d'analyse réelle un peu plus compliqués, qu'on pourrait rencontrer dans les premières questions d'une partie de sujet d'agreg ou qu'on pourrait utiliser comme un développement dans une leçon d'agreg. Je pense que démontrer des inégalités "classiques mais hors programme" et travailler avec elles ferait un excellent entraînement pour moi, vu que je ne suis franchement pas doué pour faire des approximations en analyse et que beaucoup de résultats de ce genre me font patiner pendant longtemps.

    J'aimerais pouvoir ouvrir la section "Analyse" du forum, voir un calcul de limite, intégrale, série etc posté par l'un des réguliers (les fils de etanche, FdP etc) et avoir une idée de comment attaquer le problème.
  • Je ne sais pas si tu as lu mon message, je t'ai suggéré d'autres inégalités, dont certaines sont des développements classiques à l'agreg.
  • Sauf erreur il existe je crois une leçon d’agrégation (interne ou externe, je ne sais plus) qui est exactement sur ce thème.

    Il doit donc traîner sur Internet des synthèses de tout ça.
  • Poirot : oui, oui, je l'ai lu. J'avais oublié Bernstein !

    Dom : je n'ai jamais vraiment fait attention à l'agreg interne, mais pour le coup ça m'intéresse, ça.
  • Par exemple, Google me propose cela :

    https://www.idpoisson.fr/berglund/agreg_td_cauchyschwarz.pdf

    Je n’avais pas vu le message de Poirot (salut ;-)) qui parlait également de l’agrégation.
  • Tant que ça complète mon cours d'analyse "de manière utile" (donc pas des résultats "trop spécialisés" en gros), ça peut m'intéresser. J'aimerais vraiment avoir un cours complet, savoir plus de choses, mieux comprendre les méthodes, et ça passe par plus d'exercices, plus d'entraînement sur des trucs où je ne suis vraiment pas familier. Je ne suis pas doué avec les inégalités : en général, j'arrive à majorer/minorer grossièrement avec les inégalités de base, mais après quand il faut bidouiller pour trouver un encadrement assez fin pour quelque chose, je patine.
  • Je vais te joindre quelques sujets classiques des ENS (il y en a bien d'autres si tu aimes les edp ou les choses orientées théorie des nombres) ainsi que certains sujets (fondés sur du matériel classique de théorie des nombres) : ne te méprend pas sur les titres! (les sujets n'ont jamais été donnés ou presque :p).

    Enfin, ce qu'il faut retenir des inégalités sont les idées directrices pour les établir (optimisation sous paramètres, localisation et découpage, itération et boot-strap,... entre d 'autres méthodes).

    La seule façon de s'imprégner des techniques liées aux inégalités (ou d'intégrer certains mécanismes) est de pratiquer et de lire sur le sujet (les cours classiques ou spécialisés sur les edp, la théorie des nombres et l'analyse harmonique sont d'excellents terrains de chasse! ^^... mais il faut aimer ça!).
  • Salut Homo Topi,

    pas sûr que ça réponde totalement à ta question mais dans le doute : il y a ce document de Jean-Étienne Rombaldi intitulé Quelques inégalités classiques.

    michaël.
  • Merci BobbyJoe.

    Le truc avec moi, c'est que j'arrive à m'intéresser à beaucoup de choses en maths quand j'ai l'impression de comprendre à peu près comment ça marche. Par exemple, je trouve que l'analyse fonctionnelle c'est hyper intéressant (ça parle d'espaces vectoriels, j'aime bien les espaces vectoriels) mais j'ai du mal à faire les exercices "intéressants" dans mes cours/bouquins parce que je bute sur les techniques de calcul d'analyse réelle : j'ai des exercices sur des minimisations d'intégrales (je galère déjà à trouver des $\inf$ de certaines suites...), sur des équations intégro-différentielles et des trucs comme ça. Je trouve ça intéressant mais au-dessus de mon niveau actuel. Pareil pour l'analyse complexe, j'ai beaucoup de mal avec à cause de l'analyse réelle. Les équa diff/EDP je pense que je peux trouver ça intéressant mais pour l'instant ça m'ennuie parce que je n'y comprends pas grand-chose.

    A côté de ça, il y a les thèmes qui ne m'intéressent VRAIMENT pas : typiquement, la statistique :-D
  • michael : j'ai un exercice qui ressemble beaucoup à l'exercice 2.4 de ce document dans mon bouquin d'analyse L1. Je trouve que ce sont des exercices "de bidouille" où je ne reconnais pas de méthode/famille de méthodes qui permet de les résoudre, c'est à chaque fois une autre bidouille. Mais c'est ça que je dois apprendre à faire mieux : bidouiller. Donc si, ça peut être une bonne feuille d'exercices pour moi.
  • J'ai déjà donné cette référence plusieurs fois, mais une de plus ne peut pas nuire :
    http://www-stat.wharton.upenn.edu/~steele/Publications/Books/CSMC/CSMC_index.html
  • Il y a aussi l'inégalité de Shapiro, dont certains aspects ont fait l'objet du problème du problème de MP, ENS Ulm-Lyon 1997. Ce n'est certes pas une inégalité classique à retenir, mais une inégalité qui a une histoire tout à fait singulière.
  • Voir aussi ce document de Pierre Bornsztein, orienté olympiades, mais certains résultats et certaines et méthodes sont valables dans tous les cas :
    https://maths-olympiques.fr/wp-content/uploads/2017/09/ineg.pdf
  • Malheureusement je n'ai pas l'impression qu'il existe un livre en français sur les inégalités. Par contre en anglais, une recherche sur « inequalities » donnera pas mal de résultats, en plus de l'excellent livre signalé par Eric. On en reparlera demain si besoin est.
    Bonne nuit.
    Fr. Ch.
  • Je pense que tu pourrais être intéressé par Problèmes d'analyse réelle de Makarov chez Cassini. Le chapitre sur les inégalités est une petite merveille. Tout le livre est d'un bon niveau et est très formateur (parfois les solutions sont très astucieuses mais elles sont assez marquantes), je crois que ce sont des exercices que l'on trouve dans la littérature estudiantine russe.
    En plus c'est super ludique (l'exercice 0 c'est le théorème de Hall je crois).
  • J'aime bien aussi celui-ci.
  • Oui, je pense que les bouquins de problèmes du style "ce que les profs de fac utilisent pour faire leurs fiches de TD et leurs exos de partiels" ça m'intéresse. Les seuls bouquins spécifiques à l'analyse réelle que j'ai, ce sont les Dunod Analyse L1-L2. Le niveau n'est pas élevé et ils ne sont pas très complets.
  • Tiens, je vais ouvrir un fil rapide sur ça.
  • noix de totos a écrit:
    J'aime bien aussi celui-ci.

    Je ne connaissais pas, c'est effectivement une bonne lecture !
  • Il doit y avoir un supplément-corrigendum-errata en ligne, je vais le retrouver...

    Le voilà !
  • ndt : un bouquin entier juste sur des inégalités, c'est un peu "overkill" pour moi, surtout s'il coûte une centaine d'euros. Pour un prof du supérieur qui est à court d'idées, par contre, je ne dis pas...
  • Bonjour à tous,

    je prends ce fil en cours de route.

    @ Dom: Il s'agit de la leçon 244 de l'interne, intitulée "Inégalités en analyse et probabilités.". Aucun mérite, c'est celle avec laquelle je suis passé sur le grill. ;-)

    @ Homo Topi: Je crois que l'inégalité de Wirtinger n'a pas été citée.
    Elle peut se démontrer via les séries de Fourier, mais également avec des moyens plus élémentaires (cf Oraux X-ENS Analyse 2, pages 27 et 315). Elle est loin d'être anecdotique car elle intervient dans la preuve de l'inégalité isopérimétrique si mes souvenirs sont bons.

    Je me souviens aussi de ce bouquin dans lequel ontrouve des choses sur les inégalités:
    https://www.editions-ellipses.fr/accueil/450-1000-challenges-mathematiques-analyse-9782340011090.html
    Voir le sommaire:
    https://www.editions-ellipses.fr/index.php?controller=attachment&id_attachment=29911

    Cordialement.

    Y.
  • En français, on passe sur le gril. Le mot grill est anglais ; il désigne je pense un restaurant où l'on sert des viandes grillées, ce qui est excellent mais le serait encore plus si l'enseigne de cet établissement était écrite en français.
  • Je m'aperçois que j'ai mélangé les livres : pour le supplément dont je parlais plus haut, il s'agit celui-ci.

    Désolé pour cette méprise.
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