Un exercice classique dont il faut comprendre l'esprit.
Question 1
Soit a et b deux nombres réels strictement positifs tels que a<b.
Démontrer que : ∫abx1dx⩽abb−a
Correction
On a : ∫abx1dx=∫ab1×x1dx; Appliquons l'inégalité de Cauchy−Schwarz. On a alors : (∫ab1×x1dx)2⩽∫ab12dx×∫ab(x1)2dx Soit : (∫abx1dx)2⩽∫ab1dx×∫abx21dx Donc : (∫abx1dx)2⩽[x]ab×[−x1]ab Ce qui nous conduit à : (∫abx1dx)2⩽(b−a)×[x1]ba Soit encore : (∫abx1dx)2⩽(b−a)×(a1−b1) En réduisant au même dénominateur, on obtient : (∫abx1dx)2⩽(b−a)×(abb−a) D'où : (∫abx1dx)2⩽ab(b−a)2 La fonction racine carré conserve l'ordre sur R+ car elle y est strictement croissante. Ainsi : (∫abx1dx)2⩽ab(b−a)2 Comme, par hypothèse, a et b sont deux nombres réels strictement positifs tels que a<b, on en déduit que ∀x∈[a;b],x1>0 et ab>0. Finalement, on a : ∫abx1dx⩽abb−a