mathématiques approfondies (ECG 2e année) · Chapitre 4 · Exercice
Une somme et la somme des inverses
Produit scalaire et espaces euclidiens · Inégalité de Cauchy-Schwarz · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Soient des réels strictement positifs. Montrer que et préciser le cas d'égalité.
Corrigé
Le choix des deux vecteurs. Les étant strictement positifs, on pose dans muni du produit scalaire canonique C'est tout l'exercice : il fallait faire apparaître les d'un côté et leurs inverses de l'autre, en répartissant chaque facteur en deux racines.
Les trois quantités. , et .
Cauchy-Schwarz. Élevée au carré, l'inégalité s'écrit exactement
Le cas d'égalité. Il a lieu si et seulement si et sont colinéaires. Comme , cela s'écrit pour un réel , c'est-à-dire pour tout , soit : tous les sont égaux. Réciproquement, si tous valent , le produit vaut .
Le point à retenir. Cauchy-Schwarz sert rarement telle quelle : on l'emploie en fabriquant deux vecteurs dont le produit scalaire est la quantité simple, et dont les normes sont les deux sommes de l'énoncé. Ici, couper en était le seul geste à trouver.
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