Adloun

Au-dessus de sa tangente, et un encadrement de e

Exercice · niveau 2 · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 9 — Taylor, développements limités et convexité · Convexité

Énoncé

Montrer que pour tout réel en invoquant la convexité, puis en déduire que pour tout entier .

Corrigé

La convexité de l'exponentielle. est de classe sur et : elle est convexe. Or une fonction convexe est au-dessus de chacune de ses tangentes.

La tangente en a pour équation . D'où, pour tout réel :

L'inégalité demandée. Soit . On applique ce qui précède à :

Les deux membres étant positifs et croissante sur , on élève à la puissance sans changer le sens :

L'autre côté, presque gratuitement. En prenant cette fois , on obtient , donc en passant aux inverses , puis en élevant à la puissance :

Le quotient des deux bornes vaut , qui tend vers : l'encadrement prouve au passage que tend vers .

Le point à retenir. « Au-dessus de ses tangentes » est une machine à fabriquer des inégalités : une seule tangente, bien choisie, donne une minoration valable sur tout l'intervalle. Ici la tangente en suffit à encadrer un nombre.

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