Étude de la convexité d'une fonction
Question
Étudier la convexité de la fonction \(f :x\longmapsto -4x^2+8x+1\)
Indice
On pourra étudier les variations de sa fonction dérivée
Solution
La dérivée de cette fonction du second degré est la fonction affine \(f' :x\longmapsto -8x+8\). Le coefficient directeur de cette fonction affine est négatif (-8) donc la fonction dérivée \(f'\) est décroissante sur \(\mathbb R\)
Question
En généralisant l'étude précédente, que peut-on dire de la convexité des fonctions polynômes du second degré ?
Indice
Étudier la convexité de \(f :x\longmapsto ax^2+bx+c\) en fonction des coefficients a,b,c ou de l'un d'entre eux...
Solution
Soit \(f :x\longmapsto ax^2+bx+c\). On a f'(x)=2ax+b. Les variations de \(f'\) dépendent du signe de a:
Si \(a>0, f'\) est croissante donc \(f\) est convexe
Si \(a<0, f'\) est décroissante donc \(f\) est concave
On retrouve sans surprise la distinction entre les deux familles de polynômes du second degré en fonction du signe du coefficient dominant.