Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/CombinatoricsUnreviewed

Une propriété d’ensemble réel à cinq éléments

by araucaria araucana·
25
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Soit ERE \subset \R un ensemble à cinq éléments. Démontrer qu’il existe x,yEx,y \in E tels que
0xy1+xy1.0\le \frac{x-y}{1+xy} \le 1.

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References

  1. Folklore
Details

Découvert sur la chaîne Youtube de Axel Arno, mais bien connu par beaucoup

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Solutions

1
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Solution by Baked_Baguette

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NB : on exclut le cas trivial x=yx = y, omis par l’énoncé.

Si x,yRx,y \in \mathbf{R}, on dispose lorsque cela a un sens de la formule suivante :
tan(xy)=tanxtany1+tanxtany.\tan(x-y) = \frac{\tan x - \tan y}{1 + \tan x \tan y}.Cette formule ressemble à l’expression de l’énoncé ; il s’agit ici de s’y ramener. À cet effet, on note x1<<x5x_1 < \cdots < x_5 les éléments de EE et yi=Arctanxiy_i = \mathrm{Arctan}\,x_i pour tout i1,5i \in \llbracket 1,5 \rrbracket. Ces derniers sont dans un intervalle ouvert de longueur π\pi, ce qui force l’existence de deux indices iji \neq j tels que 0yiyjπ/40 \leqslant y_i - y_j \leqslant \pi/4. En passant à la tangente :
0tan(yiyj)=xixj1+xixj1.0 \leqslant \tan(y_i - y_j) = \frac{x_i - x_j}{1 + x_i x_j} \leqslant 1.

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