Rolul derivatei a doua: convexitate, concavitate, puncte de inflexiune
Funcții convexe și concave din semnul derivatei a doua, puncte de inflexiune, interpretarea geometrică (graficul față de tangente) și inegalitatea graficului cu tangenta.
- 20 min
- La BAC: Subiectul al III-lea (1) · Subiectul al III-lea (2), cerința b)
- Verificat pe bareme

ții minte doar fișa asta și ești acoperit
Fișa de aur
- 01
f″ ≥ 0 ⇒ convexă (∪); f″ ≤ 0 ⇒ concavă (∩), pe un interval.
Truc: Convexă = „zâmbet”, derivata a doua pozitivă ca o veste bună.
- 02
Inflexiune: f″ se anulează și își schimbă semnul, iar f e continuă și are tangentă acolo. Punctul se scrie cu ambele coordonate: (x₀, f(x₀)).
- 03
Convexă ⇒ graficul e deasupra tangentelor. De aici: eˣ ≥ x + 1 (tangenta în 0).
- 04
La primitive (III.2.b): F″ = f′, deci convexitatea lui F se citește din semnul lui f′.
- 05
f″(x₀) = 0 fără schimbare de semn nu dă inflexiune (x⁴ în 0).
Pe scurt
Culorile din lecție:termenidee-cheie
- de două ori derivabilă pe un interval : pe convexă; concavă.
- Punct de inflexiune: continuă, cu tangentă, și își schimbă convexitatea; practic, se anulează și schimbă semnul.
- Geometric: convexă graficul deasupra tangentelor; concavă dedesubt.
- La primitive: .
Convexitate și concavitate
Criteriul folosit la BAC (prin derivata a doua). În manual, definiția este geometrică: este convexă pe intervalul dacă graficul se află sub orice coardă cu capetele pe grafic, și concavă dacă se află deasupra. Pentru de două ori derivabilă pe intervalul :
- Dacă pentru orice , este convexă pe .
- Dacă pentru orice , este concavă pe .
De ce: înseamnă că este crescătoare, deci pantele tangentelor cresc de la stânga la dreapta, iar graficul se curbează în sus.
Interpretare geometrică. Dacă este convexă și derivabilă pe , atunci pentru orice :
adică graficul este deasupra tangentei. Pentru funcție concavă, inegalitatea se inversează. Exemplu: are , deci este convexă, iar tangenta în 0 este ; rezultă pentru orice real.
Ce semn are f″ pe un interval de convexitate?
Unde e graficul unei funcții convexe față de tangentele lui?
Puncte de inflexiune
Definiție. este punct de inflexiune al lui dacă este continuă în , graficul are tangentă în (derivată finită sau infinită) și este convexă de o parte a lui și concavă de cealaltă (pe intervale vecine).
În practică: rezolvi și păstrezi doar zerourile în care își schimbă semnul. Punctul de inflexiune se scrie .
: , .
pe , deci este concavă pe ; pe , deci convexă pe . schimbă semnul în 2, iar : punctul de inflexiune este .
Tangenta traversează graficul în inflexiune
: , . Cum , semnul lui este semnul lui : concavă pe , convexă pe , inflexiune în .
:
pe (convexă), pe și pe (concavă). Puncte de inflexiune: și .
Când e x₀ punct de inflexiune?
Convexitatea unei primitive (item oficial)
. Demonstrați că orice primitivă a funcției este concavă pe .
Fie o primitivă a lui . Atunci și
(3p). Pentru , , deci este concavă pe (2p).
Toate derivatele de ordinul al doilea au fost verificate simbolic sau numeric.
Ce se cere la BAC
- III.2.b: convexitatea/concavitatea unei primitive (model 2020): , semnul lui .
- III.1: intervalele de convexitate, punctele de inflexiune sau o inegalitate obținută din poziția graficului față de o tangentă.
- Frecvență: în cele 17 lucrări M_mate-info din 2024–2026 nu a apărut niciun item de convexitate (nici la III.1, nici la III.2); în lucrările mai vechi consultate apare la model 2020 (III.2.b) și la simularea din 2022. Derivata a doua rămâne utilă pentru semnul lui (lecția despre inegalități).
- Redactare: „, pentru orice , deci este convexă pe .”
Greșeli care costă puncte
- Convex/concav inversate.
- Inflexiune fără schimbare de semn a lui .
- Punctul de inflexiune dat doar prin abscisă când se cer coordonatele.
- La primitive: confuzia (corect: ).
- Convexitate pe reuniuni de intervale.
Termeni-cheie
- Funcție convexă
- Pe un interval I, graficul este sub orice coardă cu capetele pe grafic (forma ∪, „ține apa”). Criteriu: f de două ori derivabilă cu f″(x) ≥ 0 pe I ⇒ f convexă.
- Funcție concavă
- Pe un interval I, graficul este deasupra oricărei coarde cu capetele pe grafic (forma ∩). Criteriu: f de două ori derivabilă cu f″(x) ≤ 0 pe I ⇒ f concavă.
- Punct de inflexiune
- Punct x₀ în care f este continuă, graficul are tangentă, iar f își schimbă convexitatea (convexă de o parte, concavă de cealaltă).
- Condiția practică pentru inflexiune
- f″(x₀) = 0 și f″ își schimbă semnul în x₀ (f derivabilă de două ori în jurul lui x₀).
- Interpretare geometrică a convexității
- O funcție convexă derivabilă are graficul deasupra fiecărei tangente; una concavă, dedesubt.
- Derivata a doua
- f″ = (f′)′; semnul ei arată dacă f′ crește (convexitate) sau scade (concavitate).