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Convexité maths

Posté par
Helenelfp
29-02-20 à 16:37

Bonjour, j'ai besoin d'aide pour mon exercice sur mes convexité car je n'y arrive pas.

On m'a demander d'étudier la convexité de ma fonction f, j'ai donc dérivé la fonction, puis fais f'' ( seconde ) :
f''(x)= 20x^3 + 120x + 180
Sauf que mon professeur demande à ce qu'elle soit sous cette forme :
f'' (x ) = 20x( x^2 + 6x + 9 )
Donc fallait la factoriser, sauf que maintenant je dois trouver le signe de f'' pour savoir si elle est convexe ou concave.
Comment faire ? Dois-je utiliser la formule factoriser comme celle de mon prof ou celle que j'avais trouver ?

Pareil pour la question suivante qui demande
« la fonction F admet elle un ou plusieurs point d'inflexion ? Si oui, les donner. »

Je ne sais pas comment faire, quelle expression utiliser etc..

Merci pour votre aide !

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 29-02-20 à 16:45

Salut,

Enoncé exact et complet !
f''(x)= 20x^3 + 120x + 180  n'est pas lamême que  f'' (x ) = 20x( x^2 + 6x + 9 )

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:16

Merci !
Je dois utiliser quelle expression alors pour trouver son signe ?

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:21

Celle du prof, ça me semble évident.

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:22

Je m'en doutais aussi.. mais la forme me pose un problème, je ne comprends pas comment je pourrais trouver son signe? Ce n'est pas une fonction du second degrés ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:25

Bonjour,
Pourquoi ce refus de nous communiquer la fonction f de l'énoncé ?
Si tu veux une aide efficace, poste l'énoncé au mot près depuis le début, comme demandé par Yzz.

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:29

Pardon, je ne l'ai pas fais par peur d'embrouiller les membres.
La fonction f :
F(x) = x^5 + 10x^4 + 30x^3 - 135x + 100

Sa dérivée :
F'(x) = 5x^4 + 40x^3 + 90x^2- 135

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:33

Ta dérivée f'(x) est bonne.
Refais le calcul de f''(x), en le détaillant. On corrigera tes erreurs.
A moins que tu les trouves tout seul

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:37

Vous pensez que f'' est faux ? Et que je dois le refaire?

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:38

Tu n'as qu'une seule petite erreur...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:39

J'en vois deux

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:40

Oui  

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:41

Bon, j'arrête là, je fais trop de trucs à la fois !  

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:45

Si ma dérivée c'est
f'(x) = 5x^4 +40x^3 + 90x^2 - 135

Et que je veux encore dérivée pour avoir f'' :
5x^4 = 20x^3
40x^3 = 120x^2
90x^2 = 180
- 135 = 0

Donc ce qui me fait :
F''(x) = 20x^3 + 120x^2 + 180

Je factorise ensuite par 20, comme ce sont des multiples de 20 :
F''(x) = 20x( x^2 + 6x + 9 )

Je ne comprend pas mon erreur..

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:48

Quelle est la dérivée de x2 ?

Réponds en écrivant comme ci-dessous
Dérivée de x2 : ....
Et pas
x2 = ....

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 29-02-20 à 17:53

Je n'ai pas très bien compris

X^2 ? Dans l'expression :
20x( x^2 + 6x + 9 ) ?

Si oui, c'était à la base 20x^3 mais comme je l'ai factoriser il ne reste plus que le x et une puissance en moins.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 29-02-20 à 18:00

Ton calcul :
f'(x) = 5x4 +40x3 + 90x2 - 135

Dérivée de 5x4 : 20x3 oui
Dérivée de 40x3 : 120x2 oui. Tu as corrigé cette erreur (tu avais 120x avant).
Dérivée de 90x2 : 180 non
Dérivée de - 135 : 0 oui

Recalcule la dérivée de 90x2 en utilisant la dérivée de x2.

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 29-02-20 à 18:05

Dérivée de 90x2 : 180x

Pardon j'avais oublier le x en écrivant le sujet ici, mais je l'avais mis sur ma copie ahah !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 29-02-20 à 18:22

Donc f''(x) = 20x3 + 120x2 + 180x = 20x(x2+6x+9)

Tu trouves bien le résultat écrit dans l'énoncé, non ?

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 29-02-20 à 18:39

Oui pour cela pas de problème !

C'est pour les questions :
1. Étudier la convexité de la fonction f

Normalement, pour répondre à cette question il faut calculer f'' ( ce qui est déjà fair ) et trouver son signe ( positif ou négatif ), donc normalement j'applique la formule ( b^2 - 4ac = une fonction du second degré ) mais là je ne sais pas comment faire.

La deuxième question :
2. La fonction F admet elle un ou plusieurs point d'inflexion ? Si oui, les donner.
Pour répondre à cette question j'ai compris qui fallait faire une équation, mais je suis bloquée pour la faire :
20x(x2+6x+9) = 0

Je crois que je dois séparer 20x du reste ?
Ce qui me fait : 20x = 0
                                        x = 0

Et ensuite

x2 + 6x + 9 = 0
x2 + 6x = -9

Voilà où je m'arrête

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 29-02-20 à 18:50

Salut,

20x(x²+6x+9) = 0  équivaut à  20x = 0  ou  x²+6x+9 = 0

20x = 0 donne bien x = 0  ;  et  x²+6x+9 = 0  est une équation du 2nd degré ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 29-02-20 à 18:52

f''(x) = 20x(x2+6x+9)

20x(x2+6x+9) n'est pas un polynôme de degré 2.

Pour un point d'inflexion, dérivée seconde nulle ne suffit pas, Il faut aussi qu'elle change de signe.
Il faut donc étudier le signe de 20x(x2+6x+9).
Dans ce but, un tableau de signe peut être utile.
Avec le signe de 20x et le signe de x2+6x+9.
x2+6x+9 est un polynôme de degré 2 ; mais c'est aussi une identité remarquable. Essaye de la voir.

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:04

Pour mon tableau de signe, il faut que je fasse l'équation tout d'abord de 20x puis après de x2+6x+9.

20x=0
x=0
Je ne sais pas quoi en conclure pour mon tableau de signe ?

Puis pour trouver le signe de x2+6x+9, je peux utiliser b^2 -4ac :

b^2 -4ac = 6^2 - 4 x X^2 x 9 = 36

Ce qui me fait 36, donc positif.
Je calcule ensuite x1 et x2, sauf que là ma calculatrice me mets erreur :

x1 = (−b − √Δ ) / (2a)

x1 = -6 - 36 / 2x^2

x1 = erreur

Le « a » me pose problème comme c'est un x

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:11

Dans x²+6x+9 , combien vaut a ? (pas "x²" !! )

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:11

Ah bon ? Je suis un peu perdu alors..

Pouvez vous m'expliquer ?

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:12

a est le coefficient de x².
x² = ...x² quel chiffre mettre à la place de ... ?

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:15

Peut être 1 ?

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:16

Oui  

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:34

Merciiii beaucoup !

Donc en remplaçant x par 1;

Delta n'égale plus 36 mais 0 :
b^2 -4ac = 6^2 - 4 x 1 x 9 = 0

Il faut donc que je calcule x0 :
x0 = −b / (2a)
x0 = -6 / ( 2 x 1 )
x0 = -3

Son signe est donc négatif

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:48

Le signe de x0 , oui.
Mais le signe de x²+6x+9 ?

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:49

D'après le tableau de signe que j'ai fais,  x²+6x+9 est négatif jusqu'en -3 et après il devient positif.

Est ce bon ?

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:51

Non.

Revois le théorème "Delta" lorsque Delta = 0.

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 16:52

Par ailleurs, et comme l'a indiqué Sylvieg, x²+6x+9 est une identité remarquable...

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 01-03-20 à 17:04

Je ne comprend vraiment plus rien, je suis désolé.
Pourquoi dois-je utiliser les identités remarquables ?
J'ai regarder et je n'ai rien dans mon cours qui m'indique le signe lorsque delta = 0

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 17:08

Citation :
J'ai regarder et je n'ai rien dans mon cours qui m'indique le signe lorsque delta = 0
Etonnant.

Voir II 5. --> 1-Cours sur les fonctions polynômes : généralités

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 01-03-20 à 17:12

Donc comme mon a est positif, x²+6x+9 aussi ?

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 17:14

Oui.

Tu as donc : f''(x) = 20x(x²+6x+9)
et x²+6x+9 est positif.
Donc f"(x) a le même signe que 20x.

Posté par
Helenelfp
re : Convexité maths 01-03-20 à 17:17

Donc 20x(x²+6x+9) est positif, je l'explique en disant que j'ai fais delta et que mon a est positif ? Cela suffit ?

Posté par
Yzz
re : Convexité maths 01-03-20 à 17:27

Non.

Citation :
Tu as donc : f''(x) = 20x(x²+6x+9)
et x²+6x+9 est positif.
Donc f"(x) a le même signe que 20x.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 01-03-20 à 17:48

Personnellement, je chercherais l'identité remarquable dans x²+6x+9 :
x²+6x+9 = (x+3)2.
Et là, le signe est évident !

Remarques :
1) Il y a toujours une identité remarquable quand le discriminant est nul.
2) Dans le tableau de signes de f"(x), il faut quand même faire figurer (x+3)2 avec un 0 sous -3, et des + ailleurs.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Convexité maths 01-03-20 à 17:53

Dans ton tableau de signes, sur la ligne des x, il y aura -3 qui annule (x+3)2, et 0 qui annule 20x.
Une ligne ensuite pour 20x.
Une autre ligne pour (x+3)2.
Et la dernière ligne pour le produit qui est égal à f''(x).



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