1. **Énoncé du problème :**
Montrer que pour tout $x > 0$, on a
$$\frac{1}{x+1} < \ln(x+1) - \ln x < \frac{1}{x}.$$
2. **Utilisation du théorème des accroissements finis (TAF) :**
Le TAF dit que pour une fonction $h$ continue sur $[a,b]$ et dérivable sur $(a,b)$, il existe $c \in (a,b)$ tel que
$$h'(c) = \frac{h(b) - h(a)}{b - a}.$$
3. **Application à la fonction logarithme :**
Soit $h(t) = \ln t$, définie et dérivable sur $(0, +\infty)$ avec $h'(t) = \frac{1}{t}$.
Appliquons le TAF sur l'intervalle $[x, x+1]$ avec $x > 0$ :
$$\exists c \in (x, x+1) \quad \text{tel que} \quad h'(c) = \frac{\ln(x+1) - \ln x}{(x+1) - x} = \ln(x+1) - \ln x.$$
Donc
$$\ln(x+1) - \ln x = \frac{1}{c}$$
avec $c \in (x, x+1)$.
4. **Inégalité sur $\frac{1}{c}$ :**
Puisque $c \in (x, x+1)$ et que la fonction $t \mapsto \frac{1}{t}$ est strictement décroissante sur $\mathbb{R}_+^*$, on a
$$\frac{1}{x+1} < \frac{1}{c} < \frac{1}{x}.$$
Donc
$$\frac{1}{x+1} < \ln(x+1) - \ln x < \frac{1}{x}.$$
**Réponse finale :**
$$\boxed{\forall x > 0, \quad \frac{1}{x+1} < \ln(x+1) - \ln x < \frac{1}{x}.}$$
Inegalite Logarithme 39D38F
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