Etudier la convexité d'une fonction f à l'aide du signe de la dérivée seconde de f - Exercice 2
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On considère la fonction f définie sur ]−∞;+∞[ par f(x)=x4+12x2−x+2 .
Question 1
Étudiez la convexité de la fonction f .
Correction
Pour étudier la convexité de la fonction f, il faut étudier le signe de f′′. Il va donc falloir calculer la dérivée seconde de f. f est deux fois dérivable sur ]−∞;+∞[ . Il vient que : f′(x)=4x3+24x et f′′(x)=12x2+24
Lorsque f′′(x)≥0 sur un intervalle [a,b] alors f est convexe.
Lorsque f′′(x)≤0 sur un intervalle [a,b] alors f est concave.
Pour tout réel x, nous savons que x2≥0 . On en déduit donc que 12x2+24>0 Il en résulte donc que :
si x∈]−∞;+∞[ alors f′′(x)>0 et donc f est convexe sur cet intervalle.
Ainsi :
Question 2
La courbe représentative de f possède-t-elle un point d'inflexion ? Si oui, déterminer ses coordonnées.
Correction
f possède un point d'inflexion lorsque sa dérivée seconde s'annule et change de signe en ce point.
On a vu à la question 2 que la fonction dérivée seconde de f est strictement positive. Pour tout réel x, on a donc : f′′(x)>0. Cela signifie donc que f′′ ne s'annule pas . Il en résulte que la fonction f n'admet pas de point d'inflexion.
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