La dérivée seconde, la convexité et l'accélération

À propos de cette leçon

Terminale, spécialité › Compléments sur la dérivation

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La dérivée seconde, la convexité et l'accélération

Compléments sur la dérivation. dérivée d'une composée, dérivée seconde, convexité, concave, point d'inflexion, étude de fonction

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

La courbe violette est celle de y=x3y = x^3. La droite bleue est sa tangente en x=ax = a. Fais glisser aa de −2-2 à 22.

La courbe y = x³ et sa tangente en x = a. Pour a < 0, la courbe est sous sa tangente ; pour a > 0, elle est au-dessus. Le changement se produit en x = 0.

Pour a>0a > 0, la courbe est au-dessus de ses tangentes et les pentes 3a23a^2 augmentent. Comment se courbe-t-elle ?

  1. Vers le haut
  2. Vers le bas

L'idée clé

La dérivée de la dérivée indique comment varie la pente.

f′′f'' est la dérivée de f′f' : c'est la dérivée seconde. Si f′′≥0f'' \geq 0 sur un intervalle, alors f′f' y est croissante ; si f′′≤0f'' \leq 0, alors f′f' y est décroissante. En physique : l'accélération est a(t)=v′(t)a(t) = v'(t), la dérivée seconde de la position.

Exemple corrigé

v(t)=t2+4tv(t) = t^2 + 4t, en m/s. Calcule l'accélération à l'instant t=3t = 3.

a(t)=v′(t)=2t+4a(t) = v'(t) = 2t + 4
On dérive la vitesse.
a(3)=10a(3) = 10 m/s²
On remplace t par 3.

À toi, guidé

À toi : même v(t)v(t), à l'instant t=1t = 1.

a(1)=6a(1) = 6 m/s²
2 × 1 + 4.

Entraînement ★

  1. Sur l'intervalle ]2;8[]2 ; 8[, la fonction ff est croissante et sa courbe se courbe vers le bas. Coche toutes les affirmations vraies sur cet intervalle.
    1. f′(x)>0f'(x) > 0
    2. f′′(x)<0f''(x) < 0
    3. f′f' est décroissante : la courbe monte de moins en moins vite
    4. f′′(x)>0f''(x) > 0, car ff est croissante
    5. f′(x)<0f'(x) < 0, car la courbe se courbe vers le bas
  1. La vitesse d'une particule est v(t)=t2+4tv(t) = t^2 + 4t, en m/s. Son accélération est a(t)=v′(t)a(t) = v'(t). Calcule a(6)a(6), en m/s².
  2. La vitesse d'une particule est v(t)=t2+1tv(t) = t^2 + 1t, en m/s. Son accélération est a(t)=v′(t)a(t) = v'(t). Calcule a(6)a(6), en m/s².

Attention !

Entraînement ★★

  1. Voici la courbe de la dérivée y=f′(x)y = f'(x). Touche le point de cette courbe dont l'abscisse correspond à un point d'inflexion de ff.
  2. Voici la courbe de la dérivée y=f′(x)y = f'(x). Touche le point de cette courbe dont l'abscisse correspond à un point d'inflexion de ff.

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. La vitesse d'une particule est v(t)=t2+4tv(t) = t^2 + 4t, en m/s. Son accélération est a(t)=v′(t)a(t) = v'(t). Calcule a(6)a(6), en m/s².
  2. La vitesse d'une particule est v(t)=t2+1tv(t) = t^2 + 1t, en m/s. Son accélération est a(t)=v′(t)a(t) = v'(t). Calcule a(6)a(6), en m/s².
  3. La vitesse d'une particule est v(t)=t2+6tv(t) = t^2 + 6t, en m/s. Son accélération est a(t)=v′(t)a(t) = v'(t). Calcule a(6)a(6), en m/s².

Fiche résumé

Dérivée seconde

  • f′′≥0f'' \geq 0 : f′f' est croissante. f′′≤0f'' \leq 0 : f′f' est décroissante.
  • L'accélération est la dérivée de la vitesse.

Attention : f′f' dit si la courbe monte ou descend ; f′′f'' dit comment elle se courbe.

CC BY-SA 4.0