Inégalité entre radicaux

Bonjour,
j'aimerais montrer que pour tout réel $x$, $$2\sqrt{|1-x|}\leq 2\sqrt{|1+x|}+\sqrt{2}+\sqrt{2|x|}.
$$ C'est un cas particulier plus simple d'un autre problème du forum (que certains reconnaitront) et je voulais au moins savoir simplement comment s'en sortir ici.
Merci.125322

Réponses

  • Bonjour,

    Si tu fais passer un des trois termes de droite vers la gauche et que tu élèves au carré, tu n'as plus que deux radicaux variables, que tu mets du même côté avant d'élever au carré une deuxième fois, et il n'y a plus qu'un seul radical variable. Tu l'isoles et tu élèves une dernière fois au carré, tu obtiens alors du polynômial que tu sais étudier.
    Tu reviens alors en arrière pour étudier les signes nécessaires pour valider les élévations au carré.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Ok, classique mais quel est le degré du polynôme et est-ce faisable ? A priori, il faudra trouver les zéros des polynômes dérivées ce qui n'est pas possible de manière générale.
  • Bonjour,

    Tu auras déjà $-1$ comme racine évidente, et puis, de toute façons, pourquoi ne pas essayer ?

    Cordialement,

    Rescassoll
  • Bonjour

    Par exemple, sur l'intervalle $[0;1]$, j'obtiens, sauf erreur, le polynôme $7056x^4 - 1984x^3 - 4128x^2 - 704x + 784$ qui n'a pas de racine réelle donc est toujours positif.
    Je n'ai pas vraiment envie de calculer les autres cas.

    Cordialement,
    Rescassol
  • Réponse partielle afin d'éviter de calculer :

    1) si $x\geq 0$ alors $|1-x|\leq |1+x|$ et donc l'inégalité est triviale.

    2) si $x\leq -1$ alors $|1-x|=|1+x|+2$ et donc $2\sqrt{|1-x|}\leq 2\sqrt{|1+x|+2}\leq 2\sqrt{|1+x|}+2\sqrt{2}$.
    Or $2\leq 1+|x|$ et donc $2\sqrt{|1+x|}+2\sqrt{2}\leq 2\sqrt{|1+x|}+\sqrt{2}(1+|x|)$ et c'est bon.

    Il reste le cas $-1\leq x< 0$...


    PS. voir $|1-x|$ comme la distance entre $x$ et 1 et voir $|1+x|$ comme la distance entre $x$ et -1 peut aider.
  • Bonsoir, ce que dit Rescassol est bien la marche direct. Ici on peut faire des calculs de dérivée et s'en sortir simplement. (Quel est la question générale?)

    Par exemple c'est vrai pour $x\ge 0$ trivialement ($|1-x|\le |1+x|$).

    Pour $x\le -1$ on démontre que pour $x\ge 1$, $2\sqrt{1+x}\le 2\sqrt{x-1}+\sqrt{2}+\sqrt{2x}$ en prouvant qu'on a égalité en $1$ puis étude de signe de la dérivée...

    Enfin le cas $x\in[-1;0]$ on aura à montrer que pour $x\in[0,1]$ on a $2\sqrt{1+x}\le 2\sqrt{1-x}+\sqrt{2}+\sqrt{2x}$ ou encore $2\sqrt{1+x}-\sqrt{2x}\le \sqrt{2}+2\sqrt{1-x}$; elle est vrai pour $x=0$ et $1$.


    Si $f(x)=2\sqrt{1+x}-\sqrt{2x}$ et $g(x)=2\sqrt{1-x}+\sqrt{2}$.

    $f''(x)\ge 0$ sur $[0,1]$ donc $f$ convexe, $g$ est concave. $f(0)=2<g(0)=2+\sqrt{2}$ et $f(1)=g(1)$ et vue l'allure des deux courbes on a l'inégalité sur $[0;1]$.

    En fait tracer les allures des fonctions aide à trouver des démonstrations pareils.
  • Moi j'écrirais : $ \sqrt{|1-x|}-\sqrt{|1+x|} \leq \frac{\sqrt 2}2 (1+\sqrt{|x|})$.
    Si $x \ge 0$, le premier membre est négatif ou nul, donc c'est bon.
    Si $x <0$, on pose $t:=-x$, et l'on distingue deux cas : $0<t<1$ et $t>1$. Etc.
  • Entendu, merci à tous même si ça n'est pas très élémentaire (pour des lycéens) et pas très élégant.

    En fait, c'est simplement le cas $n=2$ de l'inégalité de l'exo 2 des OIM en posant $x=\frac{b}{a}$ pour $a \neq 0$ (ou l'inverse). Je cherche une solution plus simple que celles de YvesM et j'aurais pensé que traiter le cas $n=2$ donnerait une piste mais bof...
  • Bonjour,

    Pour tout $x$ réel, on a
    $\displaystyle |x-1|=|x+1-2|\leq |x+1|+2$, et
    $\displaystyle |x-1|=|-x-1+2x|\leq |x+1|+2|x|$

    Pour tout couple $(x,y)$ positif, on a $\displaystyle \sqrt{x+y}\leq \sqrt{x}+\sqrt{y}$.

    La fonction $\displaystyle x\mapsto \sqrt{x}$ est croissante sur les réels positifs.
    Et donc :
    $\displaystyle \sqrt{|x-1|}\leq \sqrt{|x+1|}+\sqrt{2}$, et
    $\displaystyle \sqrt{|x-1|}\leq \sqrt{|x+1|}+\sqrt{2|x|}.$

    On additionne ces deux inégalités. Voilà !
  • @YvesM : bien tenté mais le résultat est plus fin encore, tu as un facteur 2 en trop, regarde bien…

    ÉDIT : non, fatigue… Très bien vu et très simple, c’est ce que je voulais, merci.
  • Bonjour,

    Je suis tes instructions. Je regarde bien. Une fois. Une seconde fois. Je ne vois pas le facteur fautif mais la relation dans ton premier message.
  • Oui, pardon, c’est correct. (tu)
    Merci.
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