Sari la conținut

Capitolul 20 · Lecția 20.1 din 1

Convexitate, concavitate, puncte de inflexiune

Ce spune semnul derivatei a doua, cum se recunosc inflexiunile și criteriul pentru extreme.

Capitolul 20: Studiul funcțiilor cu derivata a doua

Pe această pagină6 secțiuni

Ce spune derivata a doua

Derivata întâi arată dacă funcția urcă sau coboară. Derivata a doua arată cum se curbează graficul.

Semnul lui f′′f''GraficulSe numește
f′′>0f'' > 0se curbează în sus, ca o cupăconvex
f′′<0f'' < 0se curbează în jos, ca un clopotconcav

Mnemotehnică: unde f′′f'' e pozitivă, graficul ține apa.

Puncte de inflexiune

Un punct de inflexiune e punctul în care graficul își schimbă tipul de curbură, din convex în concav sau invers.

Condiții:

  1. f′′(x0)=0f''(x_0) = 0 sau f′′f'' nu există în x0x_0;
  2. f′′f'' își schimbă semnul în jurul lui x0x_0.

A doua condiție e esențială. Faptul că f′′(x0)=0f''(x_0) = 0 nu ajunge.

Contraexemplul de reținut: pentru f(x)=x4f(x) = x^4 avem f′′(x)=12x2f''(x) = 12x^2, deci f′′(0)=0f''(0) = 0. Dar f′′f'' e pozitivă și în stânga, și în dreapta lui 0, deci semnul nu se schimbă. Funcția e convexă peste tot, iar 0 nu e punct de inflexiune.

Exemple

f(x)=x2f(x) = x^2: f′′=2>0f'' = 2 > 0 peste tot, deci funcția e convexă pe tot domeniul. Nu are puncte de inflexiune.

f(x)=x3f(x) = x^3: f′′=6xf'' = 6x, care e negativă pentru x<0x < 0 și pozitivă pentru x>0x > 0. Semnul se schimbă, deci x=0x = 0 e punct de inflexiune. Graficul e concav la stânga originii și convex la dreapta.

f(x)=sin⁡xf(x) = \sin x: f′′=−sin⁡xf'' = -\sin x, deci punctele de inflexiune sunt în kπk\pi.

Derivata a doua și extremele

Dacă f′(x0)=0f'(x_0) = 0, semnul lui f′′(x0)f''(x_0) spune ce fel de punct e:

CondițieConcluzie
f′(x0)=0f'(x_0) = 0 și f′′(x0)>0f''(x_0) > 0minim local
f′(x0)=0f'(x_0) = 0 și f′′(x0)<0f''(x_0) < 0maxim local
f′(x0)=0f'(x_0) = 0 și f′′(x0)=0f''(x_0) = 0nu se poate decide; se studiază semnul lui f′f'

E de înțeles: dacă în punctul critic graficul e convex, punctul e fundul cupei, deci minim.

Tabelul de variație complet

Pentru studiul unei funcții se cercetează:

  1. domeniul de definiție;
  2. limitele la capete și asimptotele;
  3. f′f', pentru monotonie și extreme;
  4. f′′f'', pentru convexitate și inflexiuni;
  5. tabelul de variație și graficul.

Reține

f′f' răspunde la „urcă sau coboară", f′′f'' răspunde la „cum se curbează". Un punct de inflexiune cere schimbarea semnului lui f′′f'', nu doar anularea lui.

Greșeli frecvente

  1. Se declară punct de inflexiune oriunde f′′=0f'' = 0, fără verificarea schimbării de semn.
  2. Se confundă convex cu concav.
  3. Se trage concluzia despre extreme când și f′f', și f′′f'' se anulează.
  4. Se uită punctele în care f′′f'' nu există, deși pot fi și ele inflexiuni.

Instrumente pentru lecția asta

Convexitate și puncte de inflexiune

Vezi simultan funcția, derivata întâi și derivata a doua, și de ce anularea lui f″ nu ajunge.

f(x)
0,00
f ′(x)
-3,00
f ″(x)
0,00
Punct de inflexiune. Derivata a doua se anulează aici și își schimbă semnul, deci graficul trece de la concav la convex sau invers.

Bifează când ai terminat, ca s-o vezi citită pe toate dispozitivele.

Testează-te pe capitolul 20

Lecția în clipuri

Clipuri scurte, cu voce și subtitrări.

Folosim cookie-uri esențiale, fără de care site-ul nu merge, și cookie-uri de analiză anonimizate, ca să vedem ce pagini ajută. Detalii în politica de confidențialitate