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Friday, 12 July 2024

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Une partie $C$ de $E$ est dite convexe si, pour tous $u, v\in C$ et tout $t\in [0, 1]$, alors $tu+(1-t)v\in C$. Proposition: Une partie $C$ de $E$ est convexe si et seulement si elle contient tous les barycentres de ses vecteurs affectés de coefficients positifs. Démontrer une inégalité à l'aide de la convexité - Terminale - YouTube. Fonctions convexes d'une variable réelle $I$ est un intervalle de $\mathbb R$ et $f$ est une fonction de $I$ dans $\mathbb R$. On dit que $f$ est convexe si, pour tous $x, y\in I$ et tout $t\in [0, 1]$, on a $$f(tx+(1-t)y)\leq tf(x)+(1-t)f(y). $$ Autrement dit, $f$ est convexe lorsque son épigraphe $E(f)$ est convexe, où $$E(f)=\{(x, y);\ x\in I, y\geq f(x)\}$$ (il s'agit donc de la partie située au dessus de la courbe de $f$). Ceci signifie aussi que la courbe représentative de $f$ est en-dessous de l'une quelconque de ses cordes entre les deux extrémités de la corde. Proposition: $f$ est convexe si et seulement si, pour tout $n\geq 2$, pour tous $x_1, \dots, x_n\in I$, pour tous réels $\lambda_1, \dots, \lambda_n$ de $[0, 1]$ tels que $\sum_{i=1}^n\lambda_i=1$, alors $$f\left(\sum_{i=1}^n \lambda_i x_i\right)\leq \sum_{i=1}^n \lambda_i f(x_i).

Inégalité De Convexité Ln

Soit $\mathcal{H}(n)$ la proposition: pour tout $(x_{1}, \dots, x_{n})\in I^{n}$, pour tout $(\lambda_{1}, \dots, \lambda_{n})\in[0, 1]^{n}$ tel que $\lambda_{1}+\dots+\lambda_{n}=1$, on a $f(\lambda_{1}x_{1}+\dots+\lambda_{n}x_{n})\leqslant\lambda_{1}f(x_{1})+\dots+\lambda_{n}f(x_{n})$. La proposition est trivialement vraie pour $n=1$ puisque $\lambda_{1}=1$. La proposition est vraie pour $n=2$ par définition de la convexité. Les-Mathematiques.net. Soit $n\geqslant1$ tel que la proposition $\mathcal{H}(n)$ est vraie. Soit $(x_{1}, \dots, x_{n+1})\in I^{n+1}$ et soit $(\lambda_{1}, \dots, \lambda_{n+1})\in[0, 1]^{n+1}$ tel que $\lambda_{1}+\dots+\lambda_{n+1}=1$. Si $\lambda_{n+1}=1$ alors $\lambda_{1}=\dots=\lambda_{n}=0$ et l'inégalité est vérifiée. Si $\lambda_{n+1}\ne1$ alors $\lambda_{1}+\dots+\lambda_{n}=1-\lambda_{n+1}\ne0$ et on a: $$\begin{array}{rcl} f(\lambda_{1}x_{1}+\lambda_{n}x_{n}+\lambda_{n+1}x_{n+1}) & = & \ds f\left((1-\lambda_{n+1})\left[\frac{\lambda_{1}}{1-\lambda_{n+1}}x_{1}+\dots+\frac{\lambda_{n}}{1-\lambda_{n+1}}x_{n}\right]+\lambda_{n+1}x_{n+1}\right) \\ & \leqslant & \ds (1-\lambda_{n+1})f\left(\frac{\lambda_{1}}{1-\lambda_{n+1}}x_{1}+\dots+\frac{\lambda_{n}}{1-\lambda_{n+1}}x_{n}\right)+\lambda_{n+1}f(x_{n+1}) \end{array}$$d'après la proposition $\mathcal{H}(2)$ (ou la convexité).

Inégalité De Convexité Exponentielle

\(f\) est donc convexe sur \(\mathbb{R}\). Soit \(f\) une fonction dérivable sur un intervalle \(I\) \(f\) est convexe sur \(I\) si et seulement si \(f'\) est croissante sur \(I\) \(f\) est concave sur \(I\) si et seulement si \(f'\) est décroissante sur \(I\). Définition d'une fonction convexe par une inégalité - Annales Corrigées | Annabac. De cette propriété vient naturellement la suivante… Soit \(f\) une fonction deux fois dérivable sur un intervalle \(I\). \(f\) est convexe sur \(I\) si et seulement si pour tout \(x\in I\), \(f^{\prime\prime}(x) \geqslant 0\) \(f\) est concave sur \(I\) si et seulement si pour tout \(x\in I\), \(f^{\prime\prime}(x) \leqslant 0\) Si \(f^{\prime\prime}\geqslant 0\), alors \(f\) est convexe: Soit \(f\) une fonction deux fois dérivable sur \(I\) telle que pour tout \(x\in I\), \(f^{\prime\prime}(x) \geqslant 0\). Soit \(a\in I\). La tangente à la courbe de \(f\) au point d'abscisse \(a\) a pour équation \[ y = f'(a)(x-a)+f(a) \] Pour tout \(x\in I\), posons alors \(g(x)=f(x)-(f'(a)(x-a)+f(a))\). \(g\) est deux fois dérivable sur \(I\), et pour tout \(x\in I\) \(g'(x)=f'(x)-f'(a)\) \(g^{\prime\prime}(x)=f^{\prime\prime}(x)\) Ainsi, puisque pour tout \(x\in I\), \(f^{\prime\prime}(x)\geqslant 0\), on a aussi \(g^{\prime\prime}(x) \geqslant 0\).

Inégalité De Convexité Sinus

Ainsi N a pour coordonnées ( t a + ( 1 − t) b; t f ( a) + ( 1 − t) f ( b)). Puisque l'ordonnée de P est inférieure à celle de N, on peut écrire: f ( t a + ( 1 − t) b) ≤ t f ( a) + ( 1 − t) f ( b). d) Si f est concave sur I, la courbe représentant f est située au-dessus de ses cordes. L'ordonnée de P est donc supérieure à celle de N, soit: f ( t a + ( 1 − t) b) ≥ t f ( a) + ( 1 − t) f ( b). Étudier la convexité d'une fonction composée Soient a et b deux éléments de I et t ∈ 0; 1. Une fonction croissante conserve l'ordre; l'ordre des images est le même que celui des éléments de départ. Puisque f est convexe sur I, on a: f ( t a + ( 1 − t) b) ≤ t f ( a) + ( 1 − t) f ( b). Comme g est croissante sur ℝ, on en déduit que: g f t a + ( 1 − t) b ≤ g t f ( a) + ( 1 − t) f ( b). De plus, g étant convexe, on a aussi d'après la partie A: g t f ( a) + ( 1 − t) f ( b) ≤ t g f ( a) + ( 1 − t) g f ( b). Inégalité de convexité généralisée. Cela entraîne g f ( t a + ( 1 − t) b) ≤ t g f ( a) + ( 1 − t) g f ( b), soit h t a + ( 1 − t) b ≤ t h ( a) + ( 1 − t) h ( b).

Alors, il existe tels que et. Considérons la fonction croissante de la propriété 3 ci-dessus et un réel tel que. Pour tout, on a, avec égalité si. La propriété est donc satisfaite en prenant. Propriété 11 Soit une fonction continue. Pour que soit convexe sur, il suffit qu'elle soit « faiblement convexe », c'est-à-dire que. (L'expression « faiblement convexe » est empruntée à Emil Artin, The Gamma Function, Holt, Rinehart and Winston, 1964, 39 p. [ lire en ligne], p. 5. ) Cette démonstration, extraite de, utilise le théorème de Weierstrass (ou « des bornes »). Pour une autre démonstration, voir le § « Possibilité de n'utiliser que des milieux » de l'article de Wikipédia sur les fonctions convexes. Inégalité de convexité exponentielle. Raisonnons par contraposée, c'est-à-dire supposons que (continue sur) n'est pas convexe et montrons qu'alors elle n'est même pas « faiblement convexe ». Par hypothèse, il existe un intervalle tel que le graphe de la restriction de à ce sous-intervalle ne soit pas entièrement en-dessous de la corde qui joint à, c'est-à-dire tel que la fonction (continue) vérifie:.