Banque PT Mathématiques C PT 2023Sujet, corrigé et rapport du jury
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Difficulté moyenneLa constante d'Euler : décomposition en éléments simples, séries entières et fonction partie entièreAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
Difficulté moyenneL'épreuve de mathématiques C de la Banque PT 2023 a pour fil directeur la constante d'Euler. Après un préambule consacré à la décomposition en éléments simples d'une fraction rationnelle, la première partie fait intervenir des développements en série entière, une étude de série numérique et des manipulations de sommes partielles. La seconde partie, plus difficile, fait notamment appel à la fonction partie entière pour construire une expression de la constante d'Euler.
- 1Préambule : décomposition en éléments simplesDécomposition en éléments simples d'une fraction rationnelle de degré strictement inférieur à trois, à l'aide d'une limite de taux d'accroissement.
- 2Partie I : séries entières et séries numériquesÉtude du domaine de définition et de la dérivabilité d'une fonction, développements en série entière de fonctions usuelles, étude d'une série numérique liée à ces développements.
- 3Partie II : la fonction partie entière et la constante d'EulerManipulation de sommes partielles et d'intégrales faisant intervenir la fonction partie entière, pour aboutir à une expression de la constante d'Euler.
Difficulté moyenne. Le rapport indique que l'épreuve a été globalement bien réussie, avec des copies ayant obtenu la note maximale, mais qualifie la seconde partie, sur la fonction partie entière, de plus difficile.
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesDomaine de définition mal construit · Dérivabilité affirmée sans justification suffisante · Critère de d'Alembert appliqué sans justificationAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesL'épreuve a été globalement bien réussie. Certaines très bonnes copies ont traité l'intégralité du sujet et obtenu la note maximale, mais il subsiste, comme chaque année, de très faibles copies où même l'étude du signe d'une expression simple pose problème. Le jury alerte sur la présentation et l'écriture d'un nombre croissant de copies, ainsi que sur le respect de l'ordre des questions.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Domaine de définition mal construit
Certains candidats confondent réunion et intersection d'intervalles pour donner le domaine de définition, ce qui conduit parfois à un ensemble vide ou à des notations non standard.
- 2Dérivabilité affirmée sans justification suffisante
La formule toute faite selon laquelle une fonction est dérivable par composition de fonctions dérivables revient très souvent sans précision du domaine ni du théorème utilisé, et la continuité est parfois confondue avec la dérivabilité.
- 3Critère de d'Alembert appliqué sans justification
Pour déterminer un rayon de convergence, de nombreux candidats appliquent le critère de d'Alembert en se contentant d'écrire le résultat final sans détailler le calcul de la limite du quotient.
- 4Développements en série entière mal transcrits
Les développements usuels sont souvent connus mais mal recopiés : bornes de sommation manquantes ou erronées, expressions non simplifiées, et confusion entre rayon et intervalle de convergence.
- 5Récurrence utilisée alors qu'un télescopage suffisait
Pour établir une relation de sommation dans la partie II, de nombreux candidats choisissent une démonstration par récurrence plus longue, alors qu'un télescopage direct à partir de la relation entre deux termes consécutifs suffisait.
- 6Confusion entre les notations de Landau grand O et petit o
Dans la construction de la constante d'Euler, plusieurs candidats confondent les notations grand O et petit o, ou cherchent une limite qui n'existe pas pour justifier une majoration.
Ce qui a été bien réussi
- L'épreuve a été globalement bien réussie, avec plusieurs copies traitant l'intégralité du sujet.
- La majorité des candidats a correctement calculé la dérivée demandée dans la partie I.
- Le développement en série entière de la fonction logarithme est connu de la plupart des candidats, même si sa transcription reste parfois imprécise.
Conseils du jury
- Soigner la présentation et la lisibilité de la copie, en évitant les ratures et les couleurs trop claires pour les annotations.
- Respecter l'ordre des questions et indiquer clairement la partie traitée pour faciliter la correction.
- Aligner les signes égal les uns sous les autres plutôt que de les disposer en zigzag sur la copie.
- Ne jamais accoler deux symboles d'opération à la suite dans une expression mathématique.
- Justifier tout changement d'indice de sommation, qui n'est pas un changement de variable.
Synthèse rédigée par WikiPrépa à partir du rapport officiel du jury (à télécharger en PDF). Les citations sont extraites du rapport.
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L'énoncé complet, avec les formules et les figures, sans ouvrir le PDF.Afficher ou masquer la section
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Epreuve de Mathématiques C
L'usage de calculatrices est interdit.
À rendre avec la copie 2 feuilles de papier millimétré.
AVERTISSEMENT
CONSIGNES:
- Composer lisiblement sur les copies avec un stylo à bille à encre foncée : bleue ou noire.
- L'usage de stylo à friction, stylo plume, stylo feutre, liquide de correction et dérouleur de ruban correcteur est interdit.
- Remplir sur chaque copie en MAJUSCULES toutes vos informations d'identification : nom, prénom, numéro inscription, date de naissance, le libellé du concours, le libellé de l'épreuve et la session.
- Une feuille, dont l'entête n'a pas été intégralement renseigné, ne sera pas prise en compte.
- Il est interdit aux candidats de signer leur composition ou d'y mettre un signe quelconque pouvant indiquer sa provenance
Préambule
- En calculant, de deux façons différentes :
2. On suppose désormais que, pour tout réel
Partie I
- Déterminer
D_F . Ce résultat sera nécessairement justifié à l'aide d'un tableau de signes. - Justifier que
F est dérivable surD_F . On désigne parf sa dérivée. - Montrer que, pour tout réel
x deD_F :
- On s'intéresse, dans ce qui suit, à la série entière
∑f(n)x^(2n + 1) .
(a) Déterminer son rayon de convergenceR .
(b) Rappeler le développement en série entière de la fonctionx ↦ ln(1 − x) , ainsi que son rayon de convergence.
(c)i . Donner le développement en série entière de la fonctionx ↦ 1/(1 − x^2) , en précisant le rayon de convergence.
ii. Vérifier que, pour tout réelx ∈ ℝ∖{ − 1, 1}, 1/(1 − x^2) peut s'exprimer comme une combinaison linéaire de1/(1 − x) et1/(1 + x) .
(d) Déduire de la question précédente, en justifiant le résultat à l'aide d'un théorème de cours, le développement en série entière de la fonctionx ↦ 1/2ln(1 + x)/(1 − x) , en précisant le rayon de convergence, que l'on comparera à la valeurR obtenue ena .
(e) Montrer que, pour tout réelx de] − R, R[ :
(g) Déterminer :
- On considère désormais la série de terme général
f(n) , pourn ≥ 1 .
(a) Etudier la convergence de la série de terme généralf(n) , pourn ≥ 1 .
(b) Pour tout entier naturel non nuln , on pose:
Partie II
- Tracer, sur deux graphes distincts, les courbes représentatives respectives de la fonction partie entière, et de la fonction qui, à tout réel
t ≥ 1 , associet − ⌊t⌋ (échelle : 1 cm pour une unité). - Dans cette question uniquement, on désigne par
(u_n)_(n ∈ nℕ^⋆) une suite réelle. Montrer que, pour tout entier naturel non nuln :
- Vérifier que, pour tout réel
x ≥ 1 :
- Montrer que, pour tout entier naturel non nul
k :
- Montrer que, pour tout réel
x ≥ 1 :
- Exprimer, pour tout entier naturel
k ≥ 2, A(k) − A(k − 1) en fonction dea_k . - (a) Montrer que :
- On suppose désormais que, pour tout entier naturel non nul
n : a_n = 1 .
(a) Montrer que, pour tout réelt ≥ 1, A(t) est égal à la partie entière det :
- Dans ce qui suit, on suppose désormais que
h est la fonction qui, à tout réelt ≥ 1 , associe :
- A l'aide des résultats précédents, déterminer :
lim_(n → + ∞){4H(n) − 4H(2n + 1)} . - En déduire la valeur de
∑_(n = 1)^(+ ∞)f(n) , oùf désigne la fonction introduite au début de la partie I, question 2.
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de mathématiques C Banque PT 2023 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de mathématiques C Banque PT 2023 ?
Le sujet porte sur la décomposition en éléments simples, les développements en série entière et les séries numériques dans un premier temps, puis sur la fonction partie entière pour construire la constante d'Euler.
Quelles sont les erreurs les plus fréquentes sur ce sujet de maths C PT ?
Le jury relève des confusions sur le domaine de définition, des justifications de dérivabilité trop rapides, un critère de d'Alembert mal justifié et une confusion entre les notations de Landau grand O et petit o.
Ce sujet de mathématiques C Banque PT 2023 est-il difficile ?
Le rapport le décrit comme globalement bien réussi, avec des copies ayant obtenu la note maximale, mais qualifie la seconde partie sur la fonction partie entière de plus difficile.
Le sujet de maths C PT 2023 porte-t-il sur la constante d'Euler ?
Oui, la constante d'Euler sert de fil directeur à l'ensemble du sujet, de la décomposition en éléments simples du préambule jusqu'à sa construction dans la seconde partie.
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