mathématiques (terminale) · Chapitre 3 · Application directe du cours
Problème — Convexité et inégalité des moyennes
Dérivation et Convexité · niveau 2
Énoncé
Problème — Convexité et inégalité des moyennes.
- Étudier la convexité de la fonction logarithme sur .
- En déduire que pour tous réels , on a .
Corrigé
- Soit . On a et . Comme pour tout , la fonction logarithme est strictement concave sur .
- Par définition de la concavité, pour tous , on a :
On sait que . L'inégalité devient :
Comme la fonction logarithme est strictement croissante sur , on en déduit par composition inverse :
Ce qui prouve que la moyenne géométrique de deux nombres positifs est toujours inférieure ou égale à leur moyenne arithmétique.
Toute la démonstration tient dans une image : la corde du logarithme passe sous sa courbe, et il suffit de la lire en son milieu.
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