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Banque PT Mathématiques 2A PT 2000Sujet et corrigé

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Exercice n^∘1

Soient f et g les endomorphismes de ℝ^3 respectivement représentés dans la base canonique B de ℝ^3 par les matrices A et B suivantes :
A = (5, 2, 4; 12, 3, 8; − 12, − 4, − 9), B = (− 1, − 2, − 2; 0, − 3, − 2; 0, 4, 3)
1^∘ ) Former les polynômes caractéristiques de f et g.
En déduire les valeurs propres de f et g.
2^∘ ) Déterminer, par leurs équations, les sous-espaces vectoriels propres de f et g.
3^∘ ) Construire une base B^′ de ℝ^3 dont les vecteurs sont à la fois vecteurs propres de f et vecteurs propres de g; La première composante non nulle de chacun de ces vecteurs sera obligatoirement prise égale à 1 .
4^∘ ) Donner les matrices de passage directe et inverse de la base B à la base B^′, ainsi que les matrices A^′ et B^′ qui représentent respectivement f et g dans B^′.

Exercice n^∘2

Soit (a_n)_(n ∈ ℕ) la suite de nombres réels définie par :
a_0 = a_1 = 1, et; (1) a_(n + 1) = a_+2/(n + 1)a_(n − 1), pour tout n ∈ ℕ, n ⩾ 1
1^∘ ) Montrer que, pour tout n ⩾ 1, on a 1 ⩽ a_n ⩽ n^2.
En déduire le rayon de convergence de la série entière ∑a_n x^n.
2^∘ ) Soit S(x) = ∑_(n = 1)^∞a_n x^n la somme de cette série.
Montrer que, dans un intervalle ouvert de convergence, S est solution d'une équation différentielle linéaire du premier ordre que l'on établira (on pourra, par exemple, multiplier les deux membres de (1) par x^n et sommer pour n variant de 1 à l'infini. On notera ( E ) cette équation.
3^∘ ) En intégrant ( E ), expliciter la fonction S à l'aide de fonctions usuelles.
4^∘ ) Existe-t-il des solutions de ( E ) sur ℝ ?

Exercice n^∘3

Le plan euclidien ℝ^2 est rapporté au repère othonormal ( O, ı⃗, ȷ⃗ ). On désigne par p une constante réelle strictement positive donnée et par P la courbe de représentation paramétrique :
t ∈ ℝ ↦ M(t) défini par OM^(→−)(t) = (t^2)/(2p)ı⃗ + tȷ⃗
1^∘ ) Reconnaître et représenter graphiquement P.
2^∘ ) Former une équation cartésienne de la normale en M(t) à P.
3^∘ ) Discuter, suivant les valeurs du nombre réel θ, l'existence et le nombre de points M(t) de P différents de M(θ) tels que la normale en M(t) à P passe par M(θ).
4^∘ ) Montrer que les droites coupant P en deux points distincts tels que les normales à P en ces points se coupent sur P, passent par un point fixe à déterminer.

Exercice n^∘4

L'espace euclidien ℝ^3 est rapporté au repère orthonormal ( O; ı⃗, ȷ⃗, k⃗ ). On désigne par a une constante réelle strictement positive donnée, et par C et S respectivement la courbe et la surface de représentations paramétriques :
  • t ∈ ℝ ↦ M(t) où OM^(→−)(t) = costı⃗ + sintȷ⃗ + atk⃗ pour C
  • (t, u) ∈ ℝ^2 ↦ M(t, u) où OM^(→−)(t, u) = (acost − usint)ı⃗ + (asint + ucost)ȷ⃗ + (at + u)k⃗ pour S
    1^∘ ) Préciser les points réguliers de S.
    Donner une équation du plan tangent à S en un point régulier.
    2^∘ ) S est-elle une surface réglée ?
    S est-elle une surface développable ?
    3^∘ ) S est-elle engendrée par les tangentes à C ?
    4^∘ ) Pour u ≠ 0, comparer le plan osculateur à C au point de paramètre t et le plan tangent à S au point de paramètres (t, u).

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