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Convexité

Ce cours porte sur une méthode pour étudier la convexité d'une fonction et identifier les points d'inflexion. La fonction étudiée est f2x. Nous commençons par dériver la fonction deux fois pour confirmer qu'elle est bien dérivable. La dérivée f' est ensuite calculée. Nous notons que l'exponentielle est toujours positive, ce qui nous permet de déterminer le signe de la dérivée. Nous établissons ainsi le tableau de variation de f et trouvons un maximum à 1. En calculant les limites, nous concluons notre tableau de variation. Ensuite, nous calculons la dérivée seconde f'' en effectuant le produit de deux polynômes dérivables. Nous constatons que le signe de f'' est déterminé par x-2, positif pour x supérieur à 2 et négatif pour x inférieur à 2. Ceci indique un point d'inflexion à x=2 avec les coordonnées (2,f(2)). Dans la courbe, on peut observer que la pente diminue jusqu'à ce point où elle commence à augmenter. On peut repérer un point d'inflexion visuellement par un changement dans la direction de la courbe. La méthode présentée ici est la dernière dans cette série de méthodes sur la convexité et les points d'inflexion. Pour plus de questions, veuillez consulter la FAQ.

Encore une méthode sur la convexité, c'est la dernière, sachant que dans celle-ci on va voir aussi les points d'inflexion qui peuvent nous être utiles selon les questions posées. On va étudier la fonction f2x qui est la suivante. Maintenant vous commencez à avoir l'habitude, ce qu'on va faire c'est qu'on va la dériver deux fois. On justifie toujours qu'elle est bien dérivable deux fois, pas de problème, c'est des produits de fonctions dérivables deux fois. Donc je calcule f', il y a une erreur dans l'énoncé, en déduisant les variations de f ce n'est pas avec f2, c'est avec f'. Là ce qu'on me demande c'est bien f', donc je calcule f'. Je vois que là j'ai une exponentielle, c'est toujours positif, n'oublions pas, donc là je n'ai aucun problème sur le signe, même s'il y a un "-x dedans", évidemment une exponentielle c'est positif, on ne répétera jamais assez, positif, une exponentielle, positif. Ce qui est important c'est le signe du "-x plus 1", donc ce "-x plus 1", il est positif pour x allant de moins l'infini à 1 et négatif sinon. J'en déduis le signe de la dérivée, qui est positif sur "-x plus 1", qui est négatif sur 1 plus l'infini. J'en déduis le tableau de variation de f, la fonction f est croissante puis décroissante avec un maximum atteint 1, dont j'ai calculé la valeur qui vaut 7e de moins 1. Pour faire un tableau de variation propre, on calcule les limites, donc en moins l'infini, là aucun problème, parce que ça fait moins l'infini, ou plus l'infini, ici, sur les opérations sur les limites, ça fait moins l'infini. En plus l'infini c'est un tout petit peu plus subtil, je vais utiliser mes limites de référence avec la croissance comparée, je sais que e de x sur x tend vers 0, et donc e de moins x est 1 sur e de x, donc je peux l'écrire x sur e de x, et c'est l'inverse de 2x sur x, donc ça tend vers 0 en plus l'infini, donc ma limite c'est 0. Là j'ai fait un tableau de variation complet, j'ai mes limites et la valeur maximum. Ensuite, on me demande de calculer f seconde de x, je redirais une deuxième fois, il n'y a pas de problème, c'est encore une fois un produit de polynômes qui sont dérivables, donc c'est bon. Je trouve à la fin, en faisant le calcul, 7 fois x moins 2, fois e de moins x. Idem, l'exponentiel est toujours positif, donc c'est du signe de x moins 2, et donc c'est positif pour x supérieur à 2, et négatif pour x inférieur à 2. Donc, f seconde change de signe en x égale 2, et quand on a un changement de signe de la dérivée seconde, c'est donc un point d'inflexion. Donc le point x égale 2, c'est un point d'inflexion, pour voir les coordonnées, de ce point d'inflexion c'est 2 f de 2, et donc si je fais le calcul, la valeur exacte de f de 2, ça fait 14 de 2 moins 2. Et sur la courbe, comment ça se voit, donc ça c'est la courbe de CF, en fait, un point d'inflexion, vous pouvez le voir, c'est comme, avant le point d'inflexion, on voit que la pente diminue, diminue, diminue, jusqu'à ce qu'elle soit nulle, elle continue à diminuer, diminuer, diminuer, jusqu'à ce point là, où là, elle arrête de diminuer, maintenant, elle a tendance à augmenter, c'est à dire à s'incurver, pour remonter. Elle va devenir de moins en moins négative, et passer éventuellement au positif, là c'est pas le cas. Donc voilà, et donc si on trace justement la courbe de CF seconde, la courbe de CEP seconde, on voit bien là qu'elle est négative d'abord, donc là j'ai une dérivée seconde qui est négative, qui est négative, et elle change de signe en 2. Donc voilà, donc là on a bien un point d'inflexion, visuellement ça se voit, où est-ce que vous avez souvent vu des points d'inflexion, pour ceux qui font de la physique, c'est quand vous faites un titrage par exemple, vous faites un titrage, en ph, etc, vous avez une courbe du type un truc comme ça, et on repère le point d'inflexion qui est ici au milieu. Donc vous avez l'habitude de repérer un point d'inflexion, c'est là où on a un changement d'augmentation, de diminution de la pente. Voilà donc pour cette méthode sur la convexité et sur les points d'inflexion, dernière thématique qu'on a traité sur toutes ces méthodes. Voilà, s'il y avait des questions, n'hésitez pas à aller voir la FAQ.

Points d'Inflexion

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