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Inégalité d'Aczél

Bonjour
Je ne suis pas arrivé à démontrer l'inégalité même en supposant $n=2$, je n'ai pas eu la bonne intuition pour mener à bien le raisonnement puis conclure.
J'ai regardé le corrigé rapidement (juste 2 lignes) et l'indication mais je n'ai pas compris l'inégalité de l'indication en s'appuyant sur la géométrie car je suis vraiment nul en géométrie.
Avez-vous autre indication ?
L'indication du corrigé : $xy+|a_{2}.b_{2}| \leq \sqrt{x^2+a^2}. \sqrt{y^2+b^2}$ qu'on demandait de justifier(Chose que je suis parvenu à faire)
Merci.125094
125096

Réponses

  • Modifié (19 Mar)
    Bonjour
    Laissons tomber l'indication et simplifions l'écriture. On pose $A=(a_2,....a_n)$ et $B=(b_2,....b_n)$
    Par hypothèse $a_1^2>||A||^2 $ et $b_1^2>||B||^2. $
    En élevant au carré il faut donc montrer que
    $(a_1b_1-A.B)^2-(a_1^2 -||A||^2)(b_1^2 -||B||^2) \geq 0 . $
    En développant et simplifiant l'inégalité devient
    $(a_1,b_1) M (a_1,b_1)^t - (||A||^2||B||^2-(A.B)^2) \geq 0 $,
    où M est la matrice $M=\pmatrix{||B||^2 &-AB\cr -AB&||A|| ^2}$
    Par C-S $det (M)= ||A||^2||B||^2-(A.B)^2=P \geq 0.$
    Ainsi la matrice M est symétrique positive.
    Donc $(a_1,b_1) M (a_1,b_1)^t \geq \lambda_{min} (a_1^2+b_1^2) \geq \lambda_{min} (||A||^2+ ||B||^2)$,
    où $\lambda_{min}$ est la plus petite valeur propre de $M$.
    Mais $\lambda_{min}+\lambda_{max} =||A||^2+||B||^2=S $ et $ \lambda_{min}\lambda_{max} =P$
    L'inégalité se ramène donc à vérifier que $\lambda_{min} \geq P/S$ ce qui est évident.
     
  • Bonjour,

    On considère, pour tout $x$ réel, la fonction $\displaystyle f: x \mapsto (a_1 x-b_1)^2 - \sum_{i=2}^n (a_i x-b_i)^2$ qui est un polynôme du second degré en $x.$ On établit $\displaystyle a_1 \neq 0$ et on calcule immédiatement $\displaystyle f({b_1 \over a_1}) \leq 0$ puis $f(x) \to +\infty, (x \to +\infty).$ La fonction s'annule donc au moins une fois : le polynôme possède donc au moins une racine réelle : son discriminant est positif. Voilà !
  • Pour bd2017 : l'exercice me semble provenir d'un livre à destination d’élèves de math sup, donc l'utilisation de valeurs propres ne fait pas partie de la règle du jeu, encore moins les propriétés des matrices symétriques positives.

    Et il est repiqué du bouquin de Alsina et Nelsen, When less is more, Visualizing basic inequalities, qui n'utilise que des maths (vraiment) élémentaires.
  • Bonsoir, d'abord le phorum semble avoir un update avec les sous-notations des messages modifiés et ça semble admirable. Félicitations.

    Pour l'inégalité d'Azsel en fait c'est un déguisement de l'inégalité de Cauchy-Schwarz. L'indication est le cas $n=2$ de C-S.
    Je ne sais si on peut la prouver d'une manière géométrique mais elle est classique.
    Il faut faire attention sur les racines et les conditions $a_1^2\ge \sum_{i=2}^{n}a_i^2$ et $b_1^2\ge \sum_{i=2}^{n}b_i^2$ donc soit $a_1=\sqrt{\sum_{i=2}^{n}a_i^2+h}$ et $b_1=\sqrt{\sum_{i=2}^{n}b_i^2+k}$. Avec un remplacement on a par C-S $a_1b_1\ge \sum_{i=2}^{n}a_ib_i$ puis on obtient $$\sqrt{hk}+\sum_{i=2}^{n}a_ib_i\le \sqrt{\sum_{i=2}^{n}a_i^2+h}\sqrt{\sum_{i=2}^{n}b_i^2+k}$$ qui n'est autre que Cauchy-Schwarz.
  • Merci à vous.
    Je vais regarder tout ça:-)
  • @Pour Eric, je n'ai pas vu dans la question à quel niveau on veut résoudre l'exercice.
    Maintenant quand on utilise une expression de la forme $q(X)=X^t M X-C$ avec $M$ de taille 2, on a ici un polynôme de degré 2 et on peut très bien adapter la démonstration en utilisant uniquement les connaissances de terminale, d'ailleurs c'est ce qu'a fait Y.M
     
  • J'ai reconnu le bouquin d'où l'exercice est pris et il se trouve dans un chapitre apparaissant bien avant l'utilisation d'une quelconque notion d'algèbre linéaire. Si Gon a des connaissances dans ce domaine, il peut se servir de ton indication, sinon ...
  • Alsina et Nelsen, When less is more : encore un bon livre cité par Eric !
    Il semble que cette inégalité puisse être aussi attribuée à Tiberiu Popoviciu (1906-1975).
    J'ai trouvé plusieurs références, mais il faudrait démêler tout ça.
    https://artofproblemsolving.com/wiki/index.php/Aczel's_Inequality
    https://www.mdpi.com/2227-7390/8/4/574/htm
    https://defr.abcdef.wiki/wiki/Ungleichung_von_Popoviciu
    https://en.wikipedia.org/wiki/Popoviciu's_inequality
    https://www.emis.de/journals/JIPAM/images/045_02_JIPAM/045_02_www.pdf

    Bonne après-midi.
    Fr. Ch.
  • Alsina et Nelsen, When less is more. Une petite remarque quand même : il est dommage que ce livre cité par Eric parle de la « transformation de Ravi ».
    Ravi Vakil (1970-) est un mathématicien indo-canadien de talent, mais cette transformation élémentaire était en usage sans appellation particulière dès avant sa naissance. Il a une œuvre qui lui fait honneur, il n'a pas besoin de cette attribution fantaisiste pour ajouter à sa renommée, et les notices qui lui sont consacrées n'en font pas mention.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Ravi_Vakil
    https://virtualmath1.stanford.edu/~vakil/

    Bonne après-midi.
    Fr. Ch.
  • Modifié (19 Mar)
    Bonjour,
    Je ne suis pas d'accord !  Nommer une propriété permet d'y penser plus facilement.
    C'est pourquoi j'ai créé https://fr.wikipedia.org/wiki/Transformation_de_Ravi .
    Bien cordialement à tous

    Ps : est il possible d'avoir photocopie du passage où Alsina parle de Ravi ?
    Merci !
  • Modifié (20 Mar)
    Alors là Robert, je tombe de l'armoire !
     Il est bien vrai que « nommer une propriété permet d'y penser plus facilement », et surtout à notre époque d'Internet, permet de retrouver plus facilement des renseignements à son sujet. Mais ce n'est pas une raison pour la nommer n’importe comment. Il paraît qu'on a reproché à Donald Trump de recourir à une « vérité alternative », autre nom du mensonge : il ne faut pas suivre ce mauvais exemple.
     Il y a tous les arguments possibles pour contester la légitimité de l'appellation « transformation de Ravi », et il est certain que Ravi Vakil lui-même n'y tient pas spécialement. J'ai donné des arguments dans mon message précédent, et voici ce que dit Murray Klamkin, dont la compétence ne saurait être mise en doute : https://cms.math.ca/wp-content/uploads/crux-pdfs/CRUXv28n2.pdf
    p. 86 : As to the substitution a = y + z , b = z + x, c = x + y which was used in the referred to solution and was called the Ravi Substitution, this
    transformation was known and used before he was born.
    Traduction : Quant à la substitution a = y + z , b = z + x, c = x + y qui a été utilisée dans la solution mentionnée et qui a été appelée la substitution de Ravi, cette transformation était connue et utilisée avant sa naissance.
    Il y a aussi p. 88 : The Non-Ravi Substitution : on ne saurait être plus explicite.
    Bon, tu utilises ton pouvoir sur Wikipedia pour imposer une « vérité alternative » mensongère, à la Big Brother, et tu t'en vantes. C'est vraiment triste de se vanter ainsi de mentir.
    Avec quand même toute mon amitié d'un demi-siècle.
    RC
  • Modifié (21 Mar)
    Bonjour,
    Merci de me donner le lien vers le texte de Klamkin qui était cité dans la vidéo
    et que je n'arrivais pas à retrouver.
    Bien sûr que Ravi Vakil n'a pas été le premier à utiliser cette transformation, mais on sait bien que d'après la loi de Stigler une propriété ne porte pas le nom de son premier découvreur (ou ici utilisateur) .
    Apparemment Shay Gueron remonte au maximum à 1971 avec la ref :
    M.S. Klamkin. Duality in triangle inequalities. Notices of the Amer. Math. Soc. p. 782 (1971) que je vais rajouter.
    Par contre je ne pense pas qu'il s'agisse de mensonge, même si Vakil n'a pas confirmé.
    Et même si la propriété s'appelait transformation de Klamkin, auquel cas tu ne pourrais plus parler de mensonge, la loi de Stigler s'appliquerait et il faudrait remonter aux grands géomètres du triangle du 19ème siècle.

    Sinon pour citer Chaurien dans le texte, "Si l'on prend la peine de nommer un théorème, c'est qu'il est de quelque utilité"
    https://les-mathematiques.net/vanilla/discussion/2329445/theoremes-triviaux-qui-portent-des-noms

    Bien cordialement.
  • Je ne connaissais pas cette transformation, merci pour vos contributions
  • Modifié (24 Mar)
    Entendons-nous, je ne veux rien dire contre Robert Ferréol pour qui j'ai une grande admiration depuis longtemps, notamment pour son site Mathcurves, mais pas seulement. Ma critique porte seulement sur un point, sa décision de valider cette appellation « transformation de Ravi », et maintenant en invoquant la prétendue « loi de Stigler » selon laquelle « une découverte scientifique ne porte jamais le nom de son auteur », Cette « loi de Stigler » est une blague, et même une bonne blague puisqu'elle est auto-référente, attendu qu'elle ne serait pas même de Stigler !
    Moi les blagues, j'aime bien, je pense avec Rabelais que « le rire est le propre de l’homme » et avec Chamfort (Nicolas) que « la plus perdue de toutes les journées est celle où l'on n'a pas ri ». Mais si je vous raconte que Marius est si populaire à Marseille que lors de la visite du pape les Marseillais disaient : « c'est qui, ce monsieur en blanc à côté de Marius ? », vous allez peut-être rigoler si vous trouvez ça drôle, mais vous n'allez pas y croire. Idem pour la dite « loi de Stigler ».
    En vérité, la plupart des objets mathématiques qui portent un nom propre ont le nom qui convient. Il y a quelques exceptions, l'« équation de Pell », la « décomposition de Dunford », le scandale emblématique qu'est le « théorème d'Al Kashi », et peut-être deux ou trois autres. Dans chaque cas, des mathématiciens lucides et courageux ont contesté ces fausses attributions, J'en ai déjà parlé, je peux retrouver les sources. 
    La dite « transformation de Ravi » fait partie de ces fausses attributions, sans que ceci implique en rien qu'on conteste les qualités mathématiques de Ravi Vakil, qui est un brillant universitaire indo-canadien, après avoir été un brillant participant aux OIM en 1986, 1987, 1988. En 1988, il a obtenu le maximum de points sur le problème 6, qui est généralement considéré comme un des plus difficiles de toute l’histoire de cette compétition. Mais si j'ai bien regardé, dans ces trois années, aucun des problèmes n'a demandé d'utiliser cette transformation.
    Le système anonyme de Wikipédia permet apparemment d'imposer une « vérité alternative » qui deviendra une vérité, comme dans le roman 1984 de George Orwell. C'est regrettable. Mais bon, on va survivre.
    Bonne dimanche des Rameaux à Robert et à tout le monde.
    24/03/2024
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