Minimum d'une fonction
Bonjour à tous ! Dans le cadre d'un problème d'optimisation, je cherche à déterminer la valeur exacte du minimum sur $[0,3]$ de cette fonction :$$L(x)=\sqrt{4+x^2}+\sqrt{x^2-6x+\frac{45}{4}}$$
À l'aide d'un logiciel de calcul formel, j'ai calculé l'expression de la fonction dérivée :$$L'(x)=\frac{x\sqrt{4x^2-24x+45}+(2x-6)\sqrt{x^2+4}}{\sqrt{x^2+4}\sqrt{4x^2-24x+45}}$$
Cependant, je n'arrive pas à étudier le signe de cette fonction ... Il faut dire qu'elle n'est pas simple ! Quelqu'un aurait une idée ? J'arrive à conjecturer une valeur approchée du minimum (environ 4,61 atteint en 1,71) mais j'aimerais savoir s'il est possible de trouver la valeur exacte. Merci pour votre aide !
À l'aide d'un logiciel de calcul formel, j'ai calculé l'expression de la fonction dérivée :$$L'(x)=\frac{x\sqrt{4x^2-24x+45}+(2x-6)\sqrt{x^2+4}}{\sqrt{x^2+4}\sqrt{4x^2-24x+45}}$$
Cependant, je n'arrive pas à étudier le signe de cette fonction ... Il faut dire qu'elle n'est pas simple ! Quelqu'un aurait une idée ? J'arrive à conjecturer une valeur approchée du minimum (environ 4,61 atteint en 1,71) mais j'aimerais savoir s'il est possible de trouver la valeur exacte. Merci pour votre aide !
Réponses
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Assez horrible, en effet !
Mais je subodore qu'il s'agit là d'un problème de chemin minimal en géométrie, non ?
En tous cas , je saurais donner une illustration de cette recherche de minimum qui se règle d'un coup de crayon...
Amicalement. jacquot -
Bonjour, on écrit que $L'(x) = 0$ on mets à gauche $(6-2x)/x$ et la racine à droite. On élève au carré le tout et on redistribue pour obtenir un polynôme de degré $3$... donc au moins une racine réelle...
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Oui, tu as raison, c'est un problème de fourmi sur un cube. J'ai réussi à résoudre le problème très rapidement en traçant le patron du cube et en utilisant le théorème de Thalès. Mais je me demandais si on pouvait tout de même résoudre le problème de manière purement "analytique" ?
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Avec une méthode géométrique, on trouve facilement $x=12/7$.
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Oui, c'est ce que j'ai trouvé aussi. Mais par curiosité je me demandais si on pouvait déterminer ce minimum en utilisant seulement l'analyse.
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Vue l'allure de ta fonction, j'imaginais un problème tel que
Où faut-il placer le point M sur BC pour que le chemin AM+MD soit le plus court possible.
La résolution géométrique est bien plus rapide que le fastidieux traitement analytique. C'est un classique. -
Bonjour, le polynôme de degré, a priori $4$, se réduit à $2$ immédiatement, et on a $7x^2 - 96x + 144 = (7x-12)(x-12)$ donc $x=12/7$ et optimum à $\sqrt{85}/2$. Je ne connais pas la méthode géométrique, si vous pouvez en dire un mot...
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Bonsoir Yves,
Imagine que (BC) soit un miroir et qu'un photon ait à se rendre de A à D en rebondissant sur le miroir... -
Bonjour, merci, je ne connaissais pas... (:D
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Et merci à toi Yves, je n'avais pas remarqué que $L'(x)$ était du même signe que $-7x^2+96x-144$.
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Bonjour!
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