Probabilités finies, discrètes et dénombrementAlgèbre linéaireRéductionFonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)Intégrales généraliséesSuites et séries de fonctions
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 les éléments suivants de :
On note le sous-espace vectoriel de engendré par et .
Pour toute matrice de , on note , et si est inversible, on note, pour tout entier naturel , , et on rappelle qu'alors est inversible et que .
Déterminer la dimension de .
Calculer et .
Soit la matrice .
a. Montrer, pour tout entier naturel :
b. Vérifier que est inversible et montrer, pour tout entier relatif :
c. Exprimer, pour tout entier relatif à l'aide de et .
On considère la matrice de et on note l'endomorphisme de représenté par la matrice dans la base canonique de et l'application identique de dans lui-même.
4. Montrer que admet une valeur propre et une seule que l'on déterminera.
Est-ce que est diagonalisable?
5.a. Soit .
Calculer et .
Montrer que ( ) est une base de .
b. Déterminer la matrice associée à relativement à la base ( ).
c. Montrer que est un automorphisme de et, pour tout entier relatif , exprimer à l'aide de et .
Exercice 2
On considère l'application définie, pour tout réel , par :
Tracer l'allure de la courbe représentative de .
Montrer que est une densité de probabilité.
Montrer que, pour tout réel , l'intégrale converge, et calculer cette intégrale.
On distinguera les cas et .
4. Déterminer un réel positif tel que .
5. Soit fixé.
On considère la fonction définie sur .
a. Calculer et .
b. Montrer : .
En déduire que est strictement croissante sur .
c. On admet que est continue sur . Montrer que l'équation , d'inconnue , admet une solution et une seule dans .
On note l'application qui, à tout réel , associe l'unique solution de l'équation .
Ainsi, pour tout , on a : .
6.a. Vérifier, pour tout .
b. Pour tout , montrer : , puis : , et en déduire : .
7.a. Montrer que l'application est continue sur .
b. Étudier la dérivabilité de sur .
c. Montrer que la droite d'équation est asymptote à la courbe représentative de .
d. Tracer l'allure de la courbe représentative de .
8. On considère la suite réelle définie par
a. Montrer : .
b. Montrer que la suite est décroissante.
c. En déduire que la suite converge et montrer que sa limite est égale à .
d. Écrire un programme en Turbo-Pascal qui calcule et affiche le plus petit entier tel que :
Exercice 3
1. Préliminaire :
Soit . Dans une succession d'épreuves de Bernoulli indépendantes, de même probabilité d'échec , on définit deux suites de variables aléatoires et de la façon suivante :
pour tout entier naturel non nul, est la variable aléatoire égale au nombre d'épreuves nécessaires pour obtenir le -ième succès ; est la variable aléatoire égale à et pour tout entier naturel est la variable aléatoire égale au nombre d'épreuves supplémentaires nécessaires pour obtenir le -ième succès après le -ième succès.
Ainsi, pour tout et pour tout .
a. Pour tout entier naturel non nul, déterminer la loi de et, sans calcul, donner l'espérance et la variance de .
b. Pour tout entier naturel , justifier l'indépendance des variables aléatoires .
c. Pour tout entier naturel non nul, montrer que l'espérance et la variance de sont définies et montrer : et .
d. Soit un entier naturel non nul. Déterminer la loi de .
Que peut-on dire, sans calcul, de la valeur de ?
e. En déduire, pour tout et pour tout entier naturel non nul :
Deux joueurs et procèdent chacun à une succession de lancers d'une même pièce. À chaque lancer, la probabilité d'obtenir pile est fixé, , et la probabilité d'obtenir face est .
Le joueur commence et il s'arrête quand il obtient le premier pile. On note la variable aléatoire égale au nombre de lancers effectués par le joueur .
Le joueur effectue alors autant de lancers que le joueur et on note la variable aléatoire égale au nombre de piles obtenu par le joueur .
a. Rappeler la loi de et, pour tout , donner la loi conditionnelle de sachant .
b. Quelles sont les valeurs prises par ?
c. Montrer :