Adloun

Le seuil de rendements décroissants

Exercice · niveau 3 (difficile) · mathématiques (ECT 1re année), chapitre 5 — Dérivation et convexité · Convexité et point d'inflexion

Énoncé

La production d'un atelier employant ouvriers est , pour .

1. Calculer et , et déterminer le point d'inflexion de la courbe.

2. Montrer que la productivité marginale est maximale en ce point.

3. Démontrer que, sur , la courbe de est au-dessous de sa tangente au point d'abscisse .

Corrigé

1. et .

est positive sur et négative sur : est convexe puis concave, et s'annule en en changeant de signe. Le point d'inflexion est donc avec .

2. La productivité marginale est . Sa dérivée est , positive avant et négative après : croît sur puis décroît sur , donc elle est maximale en , où elle vaut Le point d'inflexion est exactement le seuil de rendements décroissants : au-delà, chaque ouvrier supplémentaire apporte moins que le précédent.

3. La tangente en a pour équation , avec et . Posons l'écart Alors .

Le signe de est donc : positif sur , négatif sur . Ainsi croît puis décroît, et atteint son maximum en . Or . Donc pour tout de : la courbe est au-dessous de sa tangente en .

Contrôle. En : contre pour la tangente.

Le point à retenir. La convexité donne la position par rapport aux tangentes, mais seulement là où elle a lieu : est convexe sur , et pourtant sa courbe y reste sous la tangente prise en , point de la zone concave. Hors de la zone de convexité, on revient au signe de l'écart .

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