WikiPrépaLivrets

Téléchargements

  • Corrigé : pas encore disponible

Présentation du sujet

Difficile
Convergence de séries numériques et d'intégrales à paramètre dérivées de la fonction Gamma, avec un détour par une fonction de deux variables
Afficher ou masquer la section

Après un préambule de révisions (dérivées, tangente, développements limités de 1/(1-t) et ln(1-t), formule de Taylor-Young), le sujet étudie la série de terme général ln(1 + (-1)^n/n) et calcule sa somme. Il traite ensuite une famille d'intégrales à paramètre Gn(x) liée à la fonction Gamma, obtenue par une relation de récurrence, puis cherche le minimum d'une fonction de deux variables pour estimer des sommes partielles.

  1. 1PréambuleDérivées, tableau de variations, tangente, tracé, dérivée n-ième, primitives, formule de Taylor-Young et développements limités.
  2. 2Partie IIntégrale généralisée, expression du terme un, linéarité de la convergence des séries, convergence et somme de la série de terme général un.
  3. 3Partie IIIntégrales à paramètre Gn(x) : convergence, continuité, dérivabilité, relation de récurrence, expression explicite et série associée.
  4. 4Partie IIIHessienne, point critique et minimum local d'une fonction de deux variables, utilisés pour majorer des sommes partielles.

Difficile. Le jury écrit que l'épreuve a été nettement moins bien réussie que l'année précédente, en raison d'une méconnaissance profonde du cours, et plusieurs questions ne sont réussies que par un dixième des candidats ou moins.

Ce qu'a observé le jury

6 erreurs relevées
Formule de Taylor-Young mal énoncée · Développement limité de 1/(1-t) · Séries manipulées comme des réels
Afficher ou masquer la section

Le sujet, très progressif, a été traité en entier par certains candidats, avec des raisonnements fins et élégants. Mais la méconnaissance du cours a bloqué beaucoup de copies dès le préambule, notamment sur l'équation de la tangente et la formule de Taylor-Young. Le jury signale aussi une nette dégradation de l'écriture et des tentatives pour « bricoler » les résultats donnés.

Les erreurs les plus sanctionnées

  1. 1
    Formule de Taylor-Young mal énoncéePréambule, question 7

    Question très classante, traitée correctement par à peine un quart des candidats : égalité sans reste, reste en o(x^(n+1)) au lieu de o(x^n), ou hypothèses de régularité absentes.

  2. 2
    Développement limité de 1/(1-t)Préambule, question 8

    À peine plus d'un dixième des candidats répond correctement. Beaucoup écrivent une égalité entre 1/(1-t) et une somme finie, sans terme de reste.

  3. 3
    Séries manipulées comme des réelsPartie I, questions 5 et 6

    Écrire une égalité entre séries n'a pas de sens : il fallait passer par les sommes partielles. Le critère spécial des séries alternées est aussi appliqué à tort à une suite dont les termes ne sont pas tous positifs.

  4. 4
    Télescopage invoqué sans démonstrationPartie I, question 7

    Parler de télescopage ne démontre rien. Ceux qui ont procédé ainsi à la question 7.a n'ont souvent pas su exploiter le résultat ensuite.

  5. 5
    Théorèmes sur les intégrales à paramètre non citésPartie II, questions 2 et 3

    La domination est souvent donnée sans dire que la fonction dominante est intégrable, ou le théorème est appliqué sans être mentionné. Environ un quart des candidats réussit la dérivabilité.

    « Un nombre important de candidats domine le module de la fonction par une »
  6. 6
    Récurrence annoncée mais non rédigéePartie II, questions 5 et 6

    L'énoncé exigeait une récurrence explicite, mais beaucoup se contentent d'une « récurrence évidente ». D'autres conservent une valeur négative de G1, aberrante pour l'intégrale d'une fonction positive.

    « Cela montre souvent un manque de recul. »

Ce qui a été bien réussi

  • Les premières questions du préambule (dérivées, tableau de variations, dérivée n-ième par récurrence) ont été correctement traitées par la majorité des candidats.
  • La primitive de 1/(t + t²) par décomposition en éléments simples et la convergence de l'intégrale associée sont réussies dans la grande majorité des copies (Partie I, questions 1 et 2).
  • La très grande majorité des candidats obtient la limite de la suite (un) (Partie I, question 4).
  • Environ 60 % des candidats caractérisent correctement le point critique de la fonction de deux variables (Partie III, question 2).

Conseils du jury

  • Connaître précisément la formule de Taylor-Young, avec ses hypothèses et le bon ordre du reste.
  • Savoir écrire l'équation de la tangente à une courbe en un point.
  • Justifier les domaines de dérivabilité et utiliser une valeur absolue dans les primitives de fonctions du type 1/(t - t0).
  • Citer le théorème de comparaison des intégrales de fonctions positives et l'intégrabilité de la fonction dominante.
  • Détailler les calculs d'intégration par parties, y compris le crochet, au lieu de reconstruire le résultat donné par l'énoncé.
  • Écrire lisiblement, aérer la copie et encadrer les résultats.

Synthèse rédigée par WikiPrépa à partir du rapport officiel du jury (à télécharger en PDF). Les citations sont extraites du rapport.

Ces sujets peuvent vous intéresser

Pas encore de corrigé pour ce sujet : voici des sujets proches corrigés.

Lecture du sujet en ligne

L'énoncé complet, avec les formules et les figures, sans ouvrir le PDF.
Afficher ou masquer la section

Epreuve de Mathématiques C

Durée 4 h
Si, au cours de l'épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d'énoncé, d'une part il le signale au chef de salle, d'autre part il le signale sur sa copie et poursuit sa composition en indiquant les raisons des initiatives qu'il est amené à prendre.

L'usage de calculatrices est interdit.
À rendre avec la copie 1 feuille de papier millimétré

AVERTISSEMENT

La présentation, la lisibilité, l'orthographe, la qualité de la rédaction, la clarté et la précision des raisonnements entreront pour une part importante dans l'appréciation des copies. En particulier, les résultats non justifiés ne seront pas pris en compte. Les questions non correctement référencées ne seront pas notées. Les candidats sont invités à encadrer les résultats de leurs calculs.
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 strictement interdit. Les surveillants et surveillantes se réservent le droit de les confisquer.
  • -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. La présence d'une information d'identification en dehors du cartouche donnera lieu à un point de pénalité et la page concernée pourra être soustraite de la correction.

Préambule

Dans ce qui suit, t_0 désigne un réel strictement positif.
  • 1.Soient f et g les fonctions qui, à tout réel t ≠ t_0, associent respectivement :
    f(t) = t/(t_0 − t) et g(t) = (t_0)/(t_0 − t)
    Donner le domaine de dérivabilité de f et g et montrer que, pour tout réel t de ce domaine, les dérivées de f et g coïncident. Il est demandé d'expliciter ces dérivées.
  • 2.Donner le tableau de variations de f sur ] − ∞, t_0[ et sur ]t_0, + ∞[, en précisant les limites aux bornes.
  • 3.Donner une équation de la tangente T à la courbe représentative de f en 0 .
  • 4.Tracer, sur la feuille de papier millimétrée fournie, la tangente T et l'allure du graphe de f sur ] − ∞, t_0 [ et sur ]t_0, + ∞ [, pour la valeur t_0 = 1, à l'échelle : une unité pour un cm.
  • 5.Soit n un entier naturel non nul. Montrer que la fonction f est n fois dérivable sur ] − ∞, t_0 [ et sur ]t_0, + ∞[, et donner, à l'aide d'une démonstration par récurrence, l'expression de sa dérivée n^(ième), f^((n)), sur ] − ∞, t_0[ et sur ]t_0, + ∞[.
  • 6.Déterminer une primitive G de g sur ] − ∞, t_0[ et sur ]t_0, + ∞[, puis une primitive F de f sur ] − ∞, t_0[ et sur ]t_0, + ∞[.
  • 7.Soit n ∈ ℕ^⋆, I un intervalle de ℝ, et x_0 ∈ I. Enoncer la formule de Taylor-Young à l'ordre n au voisinage de x_0 pour une fonction ψ définie sur I (on précisera dans la réponse les conditions de régularité vérifiées par ψ ).
  • 8.Donner, pour n ∈ ℕ^⋆, le développement limité à l'ordre n au voisinage de 0 de la fonction t ↦ 1/(1 − t), dont on aura, au préalable, rappelé le domaine de définition. Il est demandé de détailler la réponse.
  • 9.En déduire, pour n ∈ ℕ^⋆, le développement limité à l'ordre n au voisinage de 0 de la fonction t ↦ ln(1 − t), dont on aura aussi, au préalable, rappelé le domaine de définition.

Partie I

  • 1.Déterminer, sur ℝ_+^⋆ une primitive H de la fonction h telle que, pour tout réel strictement positif t :
    h(t) = 1/(t + t^2)
  • 2.Pour tout entier naturel n ≥ 2, étudier la convergence de l'intégrale ∫_n^(+ ∞)(dt)/(t + t^2), puis la calculer.
  • 3.Pour tout entier naturel n ≥ 2, on pose :
    u_n = − n∫_0^π(sin(nt)dt)/(n + cos(nt)) + ∫_n^(+ ∞)(dt)/(t + t^2)
    Montrer que, pour tout entier naturel n ≥ 2, u_n = ln(1 + ((− 1)^n)/n).
  • 4.Déterminer la limite de la suite (u_n)_(n ≥ 2).
  • 5.Soient ∑a_n et ∑b_n deux séries convergentes, et λ un réel. Montrer que ∑(a_n + λb_n) est une série convergente.
  • 6.Etudier la convergence et la convergence absolue de la série ∑_(n ≥ 2)u_n (où, pour tout entier naturel n ≥ 2, u_n a été introduit à la question 3.).
    Indication : on pourra poser, lorsque l'entier n tend vers l'infini : h = 1/n, et utiliser un développement limité en h.
  • 7.Pour tout entier naturel N ≥ 2, on pose :
    S_N = ∑_(k = 2)^N u_k
    • (a)Montrer que, pour tout entier naturel N ≥ 1 :
S_(2N) = ln(2N + 1)/(2N)
    • (b)Pour tout entier naturel n ≥ 1, comparer u_(2n + 1) et u_(2n).
    • (c)En déduire, pour tout entier naturel N ≥ 2, S_(2N − 1).
    • (d)Calculer :
      ∑_(n = 2)^(+ ∞)u_n

Partie II

Pour tout entier naturel non nul n, et tout réel x > 1, on pose :
G_n(x) = ∫_0^(+ ∞)x^(− nt)t^n dt
  • 1.Dans cette question, on fixe l'entier naturel non nul n. Etudier, pour tout réel x > 1, la convergence de l'intégrale G_n(x).
  • 2.Soit a > 1. L'entier naturel non nul n est à nouveau fixé. Montrer que la fonction x ↦ G_n(x) est continue sur [a, + ∞[.
  • 3.Soit a > 1. L'entier naturel non nul n est à nouveau fixé.
    Montrer que la fonction x ↦ G_n(x) est dérivable sur [a, + ∞[, puis exprimer, pour tout x ≥ a, G_n^′(x) sous la forme d'une intégrale.
  • 4.Montrer que, pour tout entier naturel non nul n et tout réel x > 1 :
    G_(n + 1)(x) = 1/(lnx)(n/(n + 1))^(n + 1)G_n(x)
    (On pourra commencer par utiliser le changement de variable u = ((n + 1)t)/n.)
  • 5.Soit x > 1. Que vaut G_1(x) ?
  • 6.Exprimer, pour tout réel x > 1 et tout entier naturel non nul n, G_n(x) en fonction de n. On pensera à faire intervenir des produits successifs (aussi appelés en cascade). Une preuve faisant intervenir explicitement une récurrence est attendue.
  • 7.Donner une condition nécessaire et suffisante de convergence de la série ∑_(n ≥ 1)(n^n G_n(x))/((n − 1)!), puis, lorsque cette condition est vérifiée, calculer sa somme S(x).
  • 8.Soit N ≥ 2. On pose :
    Π_N = e∏_(k = 2)^(2N)(1 + ((− 1)^k)/k)
    Calculer :
    lim_(N → + ∞)G_n(Π_N)

Partie III

Pour tout couple (x, y) de réels distincts, on pose :
φ(x, y) = x^2 + y^2 − ln|x − y|
  • 1.Exprimer, pour tout couple (x, y) de réels distincts, la hessienne de la fonction φ.
  • 2.Montrer que la fonction φ admet un point critique en (x_0, y_0) ∈ ℝ^2 si et seulement si
    x_0 = − y_0 = 1/(2(x_0 − y_0))
  • 3.Quelles sont les valeurs possibles des réels x_0 et y_0 introduits à la question 2 ?
  • 4.Montrer que, pour les valeurs possibles de x_0 et y_0 obtenues à la question précédente, la fonction φ admet un minimum local en (x_0, y_0).
  • 5.En déduire, pour tout entier naturel N ≥ 2 :
    ∑_(n = 2)^N|ln(1 + ((− 1)^n)/n)| = O(N)
    En déduire que la minoration de la fonction φ obtenue à la question 4. n'est pas suffisante pour étudier la convergence de la série de terme général |ln(1 + ((− 1)^n)/n)|.
Dans ce problème, un peu éclectique, on s'intéresse à divers types de convergence : de séries entières, de séries, de combinaisons linéaires de séries, d'intégrales généralisées dépendant d'un paramètre. Un détour par des fonctions de deux variables montre que le calcul différentiel peut, aussi, être utilisé pour obtenir des estimations de sommes partielles, tout en gardant à l'esprit que cela ne permet pas toujours d'obtenir des estimations optimales.

Questions fréquentes

4 questions
Sur quoi porte le sujet de Maths C Banque PT 2026 ?
Afficher ou masquer la section

Sur quoi porte le sujet de Maths C Banque PT 2026 ?

Sur la convergence de séries numériques, en particulier la série de terme général ln(1 + (-1)^n/n), et sur une famille d'intégrales à paramètre dérivées de la fonction Gamma. Une dernière partie utilise une fonction de deux variables pour estimer des sommes partielles.

Le sujet de Maths C PT 2026 était-il difficile ?

Le jury le juge nettement moins bien réussi que celui de l'année précédente. La cause principale est la méconnaissance du cours, visible dès le préambule sur la tangente et la formule de Taylor-Young.

Quelles questions ont fait la différence en Mathématiques C Banque PT 2026 ?

L'énoncé de la formule de Taylor-Young, très classant, et les questions sur les séries (convergence de la série de terme un, sommes partielles) et sur l'expression de Gn(x), réussies selon les cas par moins d'un dixième à environ un quart des candidats.

Quels conseils de rédaction donne le jury de Maths C PT 2026 ?

Écrire lisiblement avec une encre foncée, aérer la copie, encadrer les résultats, orthographier correctement les noms (Riemann, Schwarz) et ne pas utiliser d'abréviations comme « cc » pour croissances comparées.

Pas de description pour le moment