Etudier la convexité d'une fonction f à l'aide du signe de la dérivée seconde de f - Exercice 3
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On considère la fonction f définie sur R définie par f(x)=2ex+e−x . Cette fonction est appelée cosinus hyperbolique. Cela fait du bien un peu de culture :)
Question 1
Etudiez la convexité de la fonction f .
Correction
(eu)′=u′eu
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 R . Soit f(x)=2ex+e−x que le peut écrire également sous la forme : f(x)=21ex+21e−x Il vient que : Calculons d’une part : f′(x)=21ex−21e−x Calculons d’autre part : f′′(x)=21ex−(−21)e−x f′′(x)=21ex+21e−x
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, on sait par définition que ex>0 et que e−x>0 . Il en résulte donc que f′′(x)>0. 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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