Caractérisation de la convexité par le signe de la dérivée seconde f''

Terminale générale Spé · Mathématiques Spé Terminale

À retenir

• f''(x) 0 sur I f convexe sur I. • f''(x) 0 sur I f concave sur I. • Établir la convexité revient à étudier le signe de f''(x).

Le cours

Critère opérationnel par la dérivée seconde Soit f une fonction deux fois dérivable sur un intervalle I. • f est convexe sur I si et seulement si pour tout x I, f''(x) 0. • f est concave sur I si et seulement si pour tout x I, f''(x) 0. Démonstration immédiate f convexe f' croissante. Or, d'après le théorème de dérivation de Première appliqué à f', celle-ci est croissante si et seulement si sa dérivée (f')' = f'' est positive ou nulle. Tableau de convexité On dresse un tableau avec le signe de f''(x) : • Signe + Convexe • Signe - Concave Conclure intervalle par intervalle Mini-exemple : pour f(x) = x^3, f''(x) = 6x est négative sur ]-\,;\,0] et positive sur [0\,;\,+[ : f est concave sur ]-\,;\,0] puis convexe sur [0\,;\,+[. Une seule valeur ne suffit pas : « f''(1) > 0 » ne prouve pas que f est convexe ; il faut le signe de f'' sur tout l'intervalle.

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