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mathématiques approfondies (ECG 1re année) · Chapitre 9 · Application directe du cours

Convexe, concave, ou ni l'un ni l'autre

Taylor, développements limités et convexité · Extremums, convexité et graphes · niveau 1 (application)

Énoncé

Étudier la convexité de sur , de sur , et de sur .

Corrigé

Ce qu'on montre. L'emploi direct de la caractérisation par le signe de la dérivée seconde, et le fait qu'une fonction peut n'être ni convexe ni concave sur un intervalle.

Première fonction. est de classe sur , et . D'après le cours, est convexe sur .

Deuxième fonction. est de classe sur : Donc est concave sur . Sa courbe est au-dessous de ses tangentes et au-dessus de ses cordes.

Troisième fonction. vérifie et . Le signe de change en :

  • sur : est concave sur ;
  • sur : est convexe sur .

Sur tout entier, n'est donc ni convexe ni concave. Le point , où s'annule en changeant de signe, est un point d'inflexion.

Point délicat. La convexité est une propriété relative à un intervalle. Dire « n'est pas convexe » sans préciser où est une affirmation incomplète : elle l'est parfaitement sur .

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