Soit f une fonction deux fois dérivable sur un intervalle I, et x0∈I
- si ∀x∈I : f′′(x)≥0, alors (Cf) est convexe sur I
- si ∀x∈I : f′′(x)≤0, alors (Cf) est concave sur I
- si f′′(x0)=0, et f′′ change de signe au voisinage de x0, alors A(x0;f(x0)) est un point d’inflexion de la courbe (Cf)
Exercice 12
On considère la fonction f définie sur R par :
f(x)=x4−4x3
- Montrer que f est deux fois dérivable sur R.
- Montrer que ∀x∈R, f′′(x)=12x(x−2).
- En déduire la concavité de la courbe (Cf) et déterminer les points d'inflexion de (Cf), lorsqu'ils existent, en justifiant vos réponses.
Correction
- f est deux fois dérivable sur R comme fonction polynôme
(∀x)∈R : f′(x)=4x3−12x2
⟹ : f′′(x)=12x2−24x=12x(x−2)
-
Concavité de (Cf) sur R
on a :
(∀x)∈R : f′′(x)=12x(x−2)
f′′(x) prend le signe de x(x−2) car 12>0
et on a :
x(x−2)=0⟺x=0 ou x=2
d'où
Résumé
- La courbe (Cf) est concave sur ]−∞;0] et [2;+\infty[$
- La courbe (Cf) est convexe sur [0;2]
- Les points d'inflexion sont O(0;0) et A(2;−16) car f′′ s'annule en 0 et 1 et change de signe