Etude de la convexité avec le calcul de dérivées d'une fonction donnée - Exercice 1
15 min
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On considère la fonction f définie sur [−10;20] définie par f(x)=−x3+3x2−x+1
Question 1
Calculer pour tour réel x∈[−10;20], f′(x) et f′′(x) .
Correction
f′(x)=−3x2+6x−1 et f′′(x)=−6x+6
Question 2
Etudiez la convexité de la fonction f
Correction
Pour étudier la convexité de la fonction f, il faut étudier le signe de f′′.
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.
f′′ est une fonction affine. Pour étudier son signe on résout l'inéquation −6x+6≥0, il vient alors : −6x+6≥0 équivaut successivement à : −6x≥−6 x≤−6−6 (on change le sens de l'inéquation car on divise par un nombre négatif) x≤1 Cela signifie que l'on va mettre le signe + dans la ligne de −6x+6 lorsque x sera inférieur ou égale à 1. Il en résulte :
Question 3
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.
Résolvons : f′′(x)=0 équivaut successivement à : −6x+6=0 −6x=−6 x=−6−6 x=1 f admet un point d'inflexion au point d'abscisse 1. En effet, d'après la question précédente, la dérivée seconde change bien de signe en 1.
Pour déterminer ses coordonnées, calculons f(1). f(1)=−13+3×12−1+1 f(1)=2 Les coordonnées du point d'inflexion de f sont (1;2).
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