Maths Complémentaires en Terminale

L'essentiel pour réussir

Dérivées, convexité

A SAVOIR: le cours sur Dérivées, convexité

Exercice 7

Soit $f$ définie sur $\ℝ$ par $f(x)=-x^3-1.5x^2+1,5$.

  • Etudier la convexité de la fonction $f$ .
  • Déterminer le point d'inflexion A de $\C_f$.
  • Montrer que la tangente $t$ à $\C_f$ au point A admet pour équation $y=0,75x+1,625$.
  • logo de maths-bac Sans calcul, prouver que $f(0,6)≤0,75×0,6+1,625$.
  • Tracer rapidement l'allure de $\C_f$ et de $t$ sur l'intervalle $[-2\,;\,0,6\,]$.
    Placer A sur le dessin.
Solution...
Corrigé
  • $f\,'(x)=-3x^2-1,5×2x+0=-3x^2-3x$.
    $f"(x)=-3×2x-3=-6x-3$.
    $-6x-3$ est une fonction affine qui s'annule pour $x=-0,5$.
    De plus, son coefficient directeur -6 est strictement négatif.
    D'où le tableau de signes de $f\,''$ ci-contre.
    fig13

    Par conséquent, $f$ est convexe sur $]-∞;-0,5]$ et concave sur $[-0,5;+∞[$.

  • $f"$ s'annule en $-0,5$ en changeant de signe, par conséquent, $\C_f$ admet un point d'inflexion A en $-0,5$.
    Comme $f(-0,5)=1,25$, le point d'inflexion A a pour coordonnées $(-0,5;1,25)$.
  • La tangente $t$ à $\C_f$ en $x_0$ a pour équation $y=f(x_0)+f\,'(x_0)(x-x_0)$.
    ici: $x_0=-0,5$, $f(x_0)=1,25$, $f\,'(x_0)=-3×(-0,5)^2-3×(-0,5)=0,75$.
    D'où l'équation: $y=1,25+0,75(x-(-0,5))$.
    Soit: $y=1,25+0,75x+0,375$.
    Soit: $y=0,75x+1,625$.
  • On a vu que $f$ est concave sur $[-0,5;+∞[$. Donc elle y est en dessous de ses tangentes.
    C'est vrai en particulier en $0,6$, et pour la tangente $t$ en $-0,5$.
    Donc, pour $x=0,6$, l'ordonnée du point de $\C_f$ est inférieure à celle du point de $t$.
    Et par là: $f(0,6)≤0,75×0,6+1,625$.
  • Graphique ci-contre.
    fig14
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