Inégalité nombres complexes

Bonjour
J'ai l'exercice suivant.

Soient $a,b$ deux nombres complexes tels que $|a|<1$ et $|b|<1$.
Montrer : $$\frac{|a-b|}{|1-\overline{a}b|}<1.

$$ Déjà, le dénominateur est non nul en raison du choix de $a$ et $b$ de modules tous deux strictement inférieurs à $1$.
Je suis passé par le carré du module.
On a : $$\frac{|a-b|^2}{|1-\overline{a}b|^2}=\frac{(a-b)(\overline{a}-\overline{b})}{(1-\overline{a}b)(1-a\overline{b})}=\frac{|a|^2+|b|^2-a\overline{b}-b\overline{a}}{1-a\overline{b}-b\overline{a}+|a|^2|b|^2}=1+\frac{-1-|a|^2|b|^2+|a|^2+|b|^2}{1-a\overline{b}-b\overline{a}+|a|^2|b|^2}.

$$ Il est clair que : $1-a\overline{b}-b\overline{a}+|a|^2|b|^2<0$.
De plus, $-|a|^2|b|^2<0$ et $|a|^2|b|^2<1$.
Ainsi : $-1-|a|^2|b|^2+|a|^2|b|^2<0$.
Donc : $$\frac{-1-|a|^2|b|^2+|a|^2+|b|^2}{1-a\overline{b}-b\overline{a}+|a|^2|b|^2}<0.

$$ Puis : $$1+\frac{-1-|a|^2|b|^2+|a|^2+|b|^2}{1-a\overline{b}-b\overline{a}+|a|^2|b|^2}<1.

$$ Finalement : $$\frac{|a-b|}{|1-\overline{a}b|}<1.

$$ Est-ce comme ceci qu'il faut raisonner ?
Je vous remercie par avance.
Tony

Réponses

  • bonsoir, la quantité : $ (a,b) \mapsto \rho(a,b) = \dfrac{a-b}{1-\bar{a}b}$ s'appelle la pseudo distance hyperbolique sur le disque ouvert unité de $\mathbb{C}$ ; ton calcul serait plus simple si tu comparais simplement $|a-b|$ et $|1-\bar{a}b|$.
    A demon  wind propelled me east of the sun
  • Bonsoir,
    D'accord, mais je n'ai pas trouvé de moyen de comparer $|a-b|$ et $|1-\overline{a}b|$
    C'est pour cela que j'ai utilisé le carré du module.
    Je pensais que ce serait plus simple comme ça. Mais finalement, non.
  • \begin{align*}
    |b-a|^2 < |1 - \bar{a}b|^2 &\Leftrightarrow (b-a)(\bar{b}- \bar{a}) < (1-\bar{a}b) (1- \bar{b}a)) \\

    &\Leftrightarrow |b|^2 + |a|^2 - 2\Re (a\bar{b}) < 1 - 2\Re (a\bar{b})+|ab|^2\\

    &\Leftrightarrow |b|^2 + |a|^2 < 1 + |ab|^2.

    \end{align*} Et tu utilises l'identité $ (u-1)(v-1) = uv + 1 - u -v$.
    A demon  wind propelled me east of the sun
  • Merci beaucoup. Je n’avais pas pensé à utiliser cette identité. Mon raisonnement paraît maintenant très long…
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