BCE Maths appliquées emlyon ECE 2000Sujet et corrigé
Epreuve de maths appliquées - ECE 2000
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Annale de maths appliquées BCE emlyon pour la filiere ECE, session 2000.
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École Supérieure de Commerce de Lyon
CONCOURS D'ENTRÉE 2000
MATHEMATIQUES
1 ère épreuve (option économique)
Mardi 2 mai 2000 de 8 heures à 12 heures
Les candidats ne doivent faire usage d'aucun document; l'utilisation de toute calculatrice et de tout matériel électronique est interdite.
Seule l'utilisation d'une règle graduée est autorisée.
Les candidats ne doivent faire usage d'aucun document; l'utilisation de toute calculatrice et de tout matériel électronique est interdite.
Seule l'utilisation d'une règle graduée est autorisée.
Exercice 1
On considère la matrice carrée réelle d'ordre trois :
et l'endomorphisme
f de
ℝ^3 de matrice
J dans la base canonique de
ℝ^3 .
On considère, pour tout nombre réela , la matrice carrée réelle d'ordre trois :
On considère, pour tout nombre réel
- a. Déterminer les valeurs propres et les sous-espaces propres de
f .
b. Montrer queJ est diagonalisable. Déterminer une matrice réelle diagonaleD d'ordre trois et une matrice réelle inversibleP d'ordre trois telles queJ = PDP^(− 1) .
c. En déduire que, pour tout nombre réela , il existe une matrice réelle diagonaleD_a d'ordre trois, que l'on calculera, telle queM_a = PD_a P^(− 1) .
d. Quel est l'ensemble des nombres réels a tels queM_a soit inversible ? - On se propose, dans cette question, de déterminer l'ensemble des nombres réels a tels qu'il existe une matrice
X carrée réelle d'ordre trois vérifiantX^2 = M_a .
a. Soienta un nombre réel etX une matrice carrée réelle d'ordre trois tels queX^2 = M_a .
α) Montrer queX commute avecM_a , puis queX commute avecJ .
β ) On noteh l'endomorphisme deℝ^3 de matriceX dans la base canonique deℝ^3 .
Déduire de la question précédente que tout vecteur propre def est vecteur propre deh .
γ ) Etablir qu'il existe une matrice réelle diagonaleΔ d'ordre trois telle queX = PΔP^(− 1) et montrer :Δ^2 = D_a .
δ) En déduire :a ⩾ 2 .
b. Réciproquement, montrer que, pour tout nombre réel a supérieur ou égal à 2 , il existe une matrice carrée réelleX d'ordre trois telle queX^2 = M_a .
c. Conclure.
Exercice 2
On considère la fonction
f : ] − 1; + ∞[ ⟶ ℝ définie, pour tout
x de
] − 1; + ∞[ , par :
1.a. Montrer que
f est continue sur
] − 1; + ∞[ .
b. Montrer quef est de classe
C^1 sur
] − 1; 0[ et sur
]0; + ∞[ .
b. Montrer que
Pour tout réel
x de
] − 1; 0[ ∪ ]0; + ∞[ , calculer
f^′(x) .
c. Montrer quef^′(x) tend vers
− 1/2 lorsque
x tend vers 0 .
d. En déduire quef est de classe
C^1 sur
] − 1; + ∞[ .
2. Montrer :∀x ∈ ] − 1; + ∞[, x/(x + 1) − ln(1 + x) ⩽ 0 .
c. Montrer que
d. En déduire que
2. Montrer :
En déduire les variations de
f . On précisera les limites de
f en -1 et
+ ∞ .
3. Montrer que, pour toutx de l'intervalle
] − 1/2; + ∞[ , l'intégrale
∫_x^(2x)f(t)dt existe.
4. On considère la fonctionF : ] − 1/2; + ∞[ ⟶ ℝ définie, pour tout
x de
] − 1/2; + ∞[ , par :
3. Montrer que, pour tout
4. On considère la fonction
a. Montrer que
F est dérivable sur ]
− 1/2; + ∞ [ et que
F est croissante.
b. Montrer :∀x ∈ ]0; + ∞[, F(x) ⩾ xf(2x) .
c. En déduire queF(x) tend vers
+ ∞ quand
x tend vers
+ ∞ .
d. Montrer que l'intégrale∫_(− 1)^(− 1/2)f(t)dt est convergente.
b. Montrer :
c. En déduire que
d. Montrer que l'intégrale
En déduire que la fonction
F admet une limite finie en
− 1/2 . On ne cherchera pas à calculer cette limite.
Exercice 3
Soit
a un entier strictement positif.
On dispose d'un jeu usuel de2n cartes (
n = 16 ou 26 ) qui contient donc deux rois rouges, et on envisage deux jeux d'argent régis par les protocoles suivants :
On dispose d'un jeu usuel de
I. Premier protocole
Les cartes du jeu sont alignées sur une table de façon aléatoire. Le joueur découvre les cartes, de gauche à droite jusqu'à obtenir le premier roi rouge.
On noteX la variable aléatoire égale au rang d'apparition du premier roi rouge et
E(X) son espérance.
On note
- Montrer :
∀k ∈ {1, …, 2n − 1}, P(X = k) = (2n − k)/(n(2n − 1)) . - Montrer :
E(X) = (2n + 1)/3 .
On rappelle que pour tout entier naturel
p ⩾ 1 , on a :
∑_(k = 1)^p k^2 = (p(p + 1)(2p + 1))/6 .
3. Le joueur paie un franc chaque fois qu'il découvre une carte et gagnea francs lorsqu'il obtient le premier roi rouge.
On noteG_1 la variable aléatoire égale au gain algébrique du joueur.
Ainsi, si le premier roi rouge apparaît à lak^(ième) carte découverte,
G_1 est égale à
a − k .
Déterminer l'espérance de la variable aléatoireG_1 .
3. Le joueur paie un franc chaque fois qu'il découvre une carte et gagne
On note
Ainsi, si le premier roi rouge apparaît à la
Déterminer l'espérance de la variable aléatoire
II. Deuxième protocole
Les
2n cartes du même jeu sont alignées sur une table de façon aléatoire, mais cette fois-ci, le joueur peut découvrir au maximum
n cartes.
Le joueur paie un franc chaque fois qu'il découvre une carte et gagnea francs lorsqu'il obtient le premier roi rouge.
On noteG_2 la variable aléatoire égale au gain algébrique du joueur.
Ainsi, si le premier roi rouge apparait à lak^(ième) carte découverte (
k ⩽ n ),
G_2 est égale à
a − k , et si le joueur n'obtient pas de roi rouge à l'issue des
n premiers tirages, alors
G_2 est égale à
− n .
Le joueur paie un franc chaque fois qu'il découvre une carte et gagne
On note
Ainsi, si le premier roi rouge apparait à la
- Pour tout entier
k ∈ {1, …, n} , déterminerP(G_2 = a − k) . - Vérifier :
P(G_2 = − n) = (n − 1)/(2(2n − 1)) . - Montrer :
E(G_2) = (3(3n − 1)a − (7n^2 − 1))/(6(2n − 1)) .
III. Comparaison des deux protocoles
On suppose le jeu constitué de 32 cartes (
n = 16 ).
Déterminer, selon les valeurs dea , le protocole le plus favorable au joueur. Justifier la réponse.
Déterminer, selon les valeurs de
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