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mathématiques (terminale) · Chapitre 3 · Application directe du cours

Problème — Concavité d'une fonction exponentielle

Dérivation et Convexité · niveau 2

Énoncé

Problème — Concavité d'une fonction exponentielle. Soit la fonction définie sur par :

On note sa courbe représentative.

  • Calculer la dérivée première et la dérivée seconde sur .
  • Étudier le signe de sur .
  • En déduire la concavité de la courbe .
  • Montrer que la courbe admet un point d'inflexion unique dont on donnera les coordonnées.

Corrigé

  • La fonction est deux fois dérivable sur par somme et produit de fonctions de référence. Dérivée première :

Dérivée seconde :

  • Étudions le signe de sur : La fonction exponentielle étant strictement positive pour tout réel , la dérivée seconde est du signe de :
  • Pour , .
  • Pour , .
  • Pour , .
  • D'après le théorème du cours :
  • Sur l'intervalle , , donc la courbe est concave.
  • Sur l'intervalle , , donc la courbe est convexe.
  • La dérivée seconde s'annule en 0 et change de signe autour de 0. La courbe admet donc un unique point d'inflexion d'abscisse . Calculons l'ordonnée de :

Le point d'inflexion est l'origine du repère .

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