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Réciproquement, si l'une des trois inégalités est vérifiée pour tous dans alors est convexe. L'inégalité des pentes a été démontrée dans le chapitre « Convexité » de la leçon sur les fonctions d'une variable réelle. Propriété 3 Soit une application. Pour tout, on définit l'application:. Alors, les cinq propriétés suivantes sont équivalentes: est convexe sur; pour tout, est croissante sur; pour tout, les valeurs de sur sont inférieures à celles sur; pour tout, est croissante sur. Résumé de cours : Fonctions convexes. Les propriétés 2, 3 et 4 sont respectivement équivalentes aux trois inégalités des pentes, donc chacune est équivalente à la convexité de. Par conséquent, la cinquième l'est aussi. Propriété 4 Si est convexe, alors est réunion de trois sous-intervalles consécutifs (dont certains peuvent être vides) tels que est strictement décroissante sur le premier, constante sur le deuxième et strictement croissante sur le troisième. Propriété 5 Soit une fonction convexe. Si alors ou bien est décroissante, ou bien. Si alors ou bien est croissante, ou bien.
d) En déduire que f est concave si f ( t a + ( 1 − t) b) ≥ t f ( a) + ( 1 − t) f ( b). Partie B: Applications ▶ 1. Soient f une fonction convexe sur un intervalle I et g une fonction croissante et convexe sur ℝ. Montrer que la fonction h: x ↦ g f ( x) est convexe sur I. ▶ 2. a) Montrer que la fonction logarithme népérien est concave sur 0; + ∞. b) En déduire que, pour tous a et b réels strictement positifs, on a: 1 2 ln a + 1 2 ln b ≤ ln 1 2 a + 1 2 b, puis que a b ≤ a + b 2. Partie A ▶ 1. a) Traduisez l'égalité vectorielle en utilisant l'abscisse et l'ordonnée de chacun des deux vecteurs. Pour rappel: deux vecteurs sont égaux s'ils ont les mêmes composantes. c) La convexité précise la position de la courbe par rapport à ses cordes. Terminale – Convexité : Les inégalités : simple. Un point de la courbe et d'abscisse x comprise entre a et b (exprimée en fonction de a, b, t) a une ordonnée inférieure à celle du point de même abscisse situé sur la corde. Il peut être utile de faire un schéma. Partie B ▶ 1. Traduisez la convexité de f en utilisant l'inégalité de la question 1. c), puis utilisez le fait que g est croissante sur I, donc conserve l'ordre entre les antécédents et les images.
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. Inégalité de convexité exponentielle. 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. 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!
Voici la question et la réponse: Question: Réponse rapide: Voici ce que j'ai écrit sur ma copie: Si vous voulez aller plus loin sur ce thème, vous pouvez faire le sujet Maths I HEC ECS 1997, un peu difficile mais très formateur. Inégalité de convexity . Conclusion Vous savez maintenant tout ce qu'il y a à savoir sur la convexité des fonctions. Les deux exemples que nous venons de voir sont à connaître par cœur car ces questions tombent très souvent aux concours (et c'est plus classe d'y répondre comme cela plutôt que de tout passer d'un côté et d'étudier la fonction). On se retrouve très bientôt pour de nouvelles astuces mathématiques, et pendant ce temps-là, entraînez-vous!
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\(g'\) est donc croissante sur \(I\). Or, \(g'(a)=0\). Soit \(x\in I\) tel que \(x
Si et si est majorée, alors elle est constante. Si et n'est pas décroissante alors, d'après la propriété 4, il existe tel que sur, est strictement croissante, en particulier:. Or d'après la propriété 3, pour tout,, c'est-à-dire, ou encore. Comme, on en déduit:. se démontre comme 1., ou s'en déduit par le changement de variable. est une conséquence immédiate de 1. et 2. Propriété 6 Toute fonction convexe sur un intervalle ouvert est continue sur. D'après la propriété 3, pour tout, la fonction « pente » est croissante. Elle admet donc (d'après le théorème de la limite monotone) une limite à gauche et à droite en finies. Cela montre que est dérivable à gauche et à droite, donc continue. Définition d'une fonction convexe par une inégalité - Annales Corrigées | Annabac. Une fonction convexe sur un intervalle non ouvert peut être discontinue aux extrémités de cet intervalle. Par exemple, la fonction définie par est convexe sur mais n'est pas continue en. Propriété 7 Soit une fonction convexe strictement monotone sur un intervalle ouvert. Sur l'intervalle, est convexe si est décroissante; concave est croissante.
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