Inégalité

Bonjour.

Suite à ce post http://www.ilemaths.net/forum-sujet-562432.html sur un site annexe qui demeure sans réponse pour le moment malgré quelques pistes explorées, j'aimerais savoir (et je ne suis pas le seul) ce que les contributeurs de ce forum ont à proposer. Je remets quand même l'énoncé.
Montrer que :
$\forall (a,b,c) \in \R_+^3,\ (a^2+b^2+c^2=3\text{ et } \min(a+b,a+c,b+c) > \sqrt 2) $
$\hspace{2cm} \implies \dfrac{a}{(b+c-a)²}+ \dfrac{b}{(a+c-b)^2}+ \dfrac{c}{(a+b-c)^2} \geq \dfrac{3}{(abc)^2}$
Merci

Réponses

  • Il y a un poly de OFM olympiade française de mathématiques sur les inégalités par
    Pierre Bornzstein http://www.animath.fr/spip.php?article255
    ça peut t'aider
  • Pour faire avancer le schmilblick : la condition $ \min(a+b,a+c,b+c) > \sqrt 2$ sert juste à garantir que $a<b+c$, $b<c+a$ et $c<a+b$. Il suffit de montrer que $\forall a,b,c\in \R_+^*$,
    $$(a^2+b^2+c^2=3,\, a<b+c, \,b<c+a,\, c<a+b)\implies \dfrac{a}{(b+c-a)²}+ \dfrac{b}{(a+c-b)^2}+ \dfrac{c}{(a+b-c)^2} \geqslant \dfrac{3}{(abc)^2}.$$

    Quelques simulations indiquent que cette dernière assertion semble vraie.
  • Je ne sais pas si ça aide, mais il suffit de montrer que $\forall a,b,c\in \R_+^*$,
    $$( a<b+c, \,b<c+a,\, c<a+b)\implies \dfrac{a}{(b+c-a)²}+ \dfrac{b}{(a+c-b)^2}+ \dfrac{c}{(a+b-c)^2} \geqslant \dfrac{a^5+b^5+c^5}{(abc)^2}.$$

    (L'inégalité est vraie expérimentalement.)
  • Alors s'il s'agit d'une inégalité concernant les côtés d'un triangle, je rappelle qu'une méthode concernant ce type d'inégalité est de poser : $a=y+z, b=z+x,c=x+y$, et $x,y,z$ sont alors des réels positifs quelconques.
    Bonne soirée.
    RC
  • On peut noter que si on réduit au même dénominateur le membre de gauche, ce dénominateur est inférieur à celui du membre de droite.
    En effet, en utilisant les notations de Raymond, on a $a+b-c=2x$ etc..et donc le dénominateur commun gauche est $8xyz$ (au carré) tandis que le droit est $(x+y)(y+z)(z+x)$ (au carré),Or $(x+y)^2\geq 4xy$ etc...

    La condition suffisante que propose JLT a un côté plus sympathique que le problème originel: elle est homogène...mais de degré $11$!

    Je viens de découvrir le texte de Pierre Bornzstein
    http://www.animath.fr/spip.php?article255
    conseillé par plasma et pour la première fois je rencontre le nom de Muirhead! Je me dis qu'il faut peut-être chercher de ce côté-là. J'ai été ravi de connaître ce livre!
  • Merci JLT pour tes modifications
  • Raymond Cordier écrivait : http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?3,862548,862709#msg-862709

    C'est la transformation de Ravi (en anglais Ravi transformation ou Ravi substitution).
    Pour une introduction par exemple http://hcmop.wordpress.com/2012/02/29/ravi-transformation-and-the-usage-of-power-mean-inequality/
  • Cela dit, j'ai essayé cette piste ainsi que plusieurs autres et je n'ai pas trouvé de démonstration de l'inégalité.
  • Bonjour

    J'utilise ici la remarque de \textbf{JLT}. D'autre part, par Hölder on trouve : \[
    \sum_{cyclique}{\frac{a}{(b+c-a)^2}}\sum_{cyclique}a^2(b+c-a)\sum_{cyclique}a^3(b+c-a)\geq \Big(\sum_{cyclique}a^2\Big)^3=27
    \] Maintenant en utilisant L'inégalité de Schur : $$
    \sum_{cyclique}a(a-b)(a-c)\ge 0 \Rightarrow\sum_{cyc}a^2(b+c-a)\leq 3abc
    $$ et : $$
    \sum_{cyclique}a^2(a-b)(a-c)\ge 0 \Rightarrow\sum_{cyc}a^3(b+c-a)\leq abc(a+b+c)
    $$ De même,par l'inégalité AM-GM, on obtient : $$
    (a+b+c)^2=a^2+b^2+c^2+2(ab+bc+ca)\le3(a^2+b^2+c^2)=9 \Rightarrow a+b+c\le 3
    $$ Finalement en combinant tout ça on arrive à : \[
    \sum_{cyclique}{\frac{a}{(b+c-a)^2}}\geq\frac{9}{(abc)^2(a+b+c)}\geq\frac{3}{(abc)^2} \]
  • Excellente démonstration ! Remarquons que l'inégalité démontrée par visiteur01 est que si $a,b,c$ sont les longueurs des côtés d'un triangle, alors
    $$\sum_{cyc}\frac{a}{(b+c-a)^2}\geqslant\frac{(a^2+b^2+c^2)^3}{(abc)^2(a+b+c)}\geqslant \frac{3(a^2+b^2+c^2)^{5/2}}{(abc)^2}.$$
    Par une méthode analogue (Hölder classique et non itéré deux fois) on montrerait également
    $$\sum_{cyc}\frac{a}{(b+c-a)^2}\geqslant\frac{(a^3+b^3+c^3)^3}{(abc)^2(a^2+b^2+c^2)^2}\geqslant \frac{3(a^2+b^2+c^2)^{5/2}}{(abc)^2}.$$
  • Hum ... "transformation de Ravi" ?

    La figure du cercle inscrit dans un triangle, avec les points de contact qui font apparaître les trois segments $x=p-a$, $y=p-b$, $z=p-c$, chacun présent deux fois respectivement aux sommets $A,B,C$, était dans tous les manuels de géométrie de Quatrième depuis des lustres, et suggère bien naturellement la transformation en question.

    Pour ma part, j'utilise depuis longtemps cette transformation pour les problèmes d'inégalités, sans appellation particulière. Le premier problème que j'ai vu concernant une inégalité faisant intervenir les côtés d'un triangle, c'était sans doute le problème 2 des OIM de 1964, corrigé notamment dans : Samuel L. Greitzer, International mathematical Olympiads, 1959-1977, MAA, 1978, avec plusieurs méthodes dont une est peu ou prou la transformation en question, évidemment sans nom.
    Dans : Arthur Engel, Problem Solving Strategies, Springer 1998, cette transformation est signalée en p. 164, sans dénomination.

    Une recherche m'a fait apparaître que depuis quelques années cette appellation "transformation de Ravi" tend à se généraliser, du moins dans le monde des compétitions mathématiques, sans qu'on puisse savoir qui est ce Ravi, qui n'est sans doute pas le santon Lou Ravi de la crèche ;) ...
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Le_Ravi

    Je soupçonne donc une attribution fantaisiste. Encore une. Et comme les gens se recopient pieusement sans prendre soin de remonter aux sources, tout porte à craindre une prolifération cancéreuse. Mais bon, ce n'est pas bien grave. En tout cas moi, je m'abstiendrai d'utiliser cette appellation avant d'obtenir de plus sûres informations.

    Bonne journée.
    RC
    ...
  • Bonjour,

    beaucoup d'attributions, en mathématiques, sont abusives.

    exemple : équation de Pell-Fermat .
    Tout le monde sait que Pell n'en a jamais parlé et que le véritable initiateur est Fermat.

    exemple : doit-on encore dire théorème de Pythagore ?

    bien cordialement

    kolotoko
  • D'accord pour l'équation de Fermat-"Pell".
    Raison de plus pour ne pas encourager une attribution fantaisiste de plus.
    Bonne journée.
    RC
  • Ravi était mathématicien indien , spécialiste en géométrie.
  • Bonjour,

    imaginons un théorème T1 dû à l'auteur A, généralisé par l'auteur B, puis regénéralisé par C et ainsi de suite .

    Plusieurs possibilités :
    appeler T1 le théorème de A .
    appeler T1 le théorème de A-B-C-...
    appeler T1 le théorème de Z (le dernier de la chaine).
    appeler T1 le théorème de µ qui n'a rien à voir avec A,B,C ..
    ne retenir de A,B,C ..que les auteurs d'une certaine nationalité (russe par exemple) .
    ne jamais donner de nom d'auteur à un théorème
    trouver d'autres dénominations comme théorème du sandwich
    etc .

    bien cordialement

    kolotoko
  • P.S. Pour montrer l'inégalité http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?3,862548,862702#msg-862702 la même méthode marche :
    $$\Big(\sum_{cyc}\frac{a}{(b+c-a)^2}\Big)^{1/3}\Big(\sum_{cyc} a^7(b+c-a)\Big)^{2/3}\geqslant {\sum a^5}.$$
    Comme $\displaystyle\sum_{cyc} a^7(b+c-a)\leqslant abc\sum a^5$, on en déduit
    $$\sum_{cyc}\frac{a}{(b+c-a)^2}\geqslant \frac{\sum a^5}{(abc)^2}.$$
  • @ Ravi
    Ravi, alors ce brillant mathématicien indien, quelle époque ? Quelles sources ? Il aurait découvert ce que je savais en Quatrième, que quand on trace le cercle inscrit dans un triangle, les points de contact découpent des segments tels que j'ai dit précédemment ? Waw, que c'est profond : il se situe sans doute dans les années Mille ? On donne des sources sérieuses et l'on en dit plus, sinon, faut arrêter avec les attributions exotiques fantaisistes.
    RC
  • Le triangle de Pascal est un autre exemple d'attribution exotique qu'il faudrait arrêter.
  • Bon, merci beaucoup à visiteur01 en tout cas et aux autres pour les quelques compléments/simplifications apporté(e)s.

    Les arguments employés ne sont pas triviaux (Schur et Hölder dont je ne connaissais même pas la généralisation donc merci de me l'apprendre) donc je n'ai pas de regret et je pense que l'auteur initial du topic non plus.

    Bonne journée.
  • Ayant poussé l'enquête sur la dite "transformation de Ravi", il me semble que cette dénomination viendrait de Ravi Vakil, Indien-Canadien-Etats-Unien, né en 1970, naguère plusieurs fois lauréat de compétitions mathématiques, dont les Olympiades internationales, et présentement mathématicien de talent, professeur à Stanford University.
    Lui attribuer cette "transformation", que tout un chacun connaît depuis des lustres, n'ajoute évidemment rien à sa renommée, et les notices qui lui sont consacrées, et qu'on trouve sur Internet, n'en font pas même mention. Je persiste donc à préconiser que l'on renonce à cette appellation folklorique et canularesque.
    Bonne journée.
    RC
  • Et l'appellation "Triangle de Pascal" est-elle aussi folklorique et canularesque ?
  • Non, ça va, "triangle de Pascal", pourquoi ?
  • Je cite Wikipedia :
    En mathématiques, le triangle de Pascal, est une présentation des coefficients binomiaux dans un triangle. Il fut nommé ainsi en l'honneur du mathématicien français Blaise Pascal. Il est connu sous l'appellation triangle de Pascal en Occident, bien qu'il fut étudié par d'autres mathématiciens des siècles avant lui en Inde, Perse, Maghreb, Chine (où il est appelé « Triangle de Yang Hui »), Allemagne et Italie.
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