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.
Tournez S.V.P.
Exercice 1
On admet l'encadrement suivant : .
Partie I : Étude d'une fonction
On considère l'application définie, pour tout , par :
Montrer que est continue sur .
Justifier que est de classe sur et calculer pour tout .
Déterminer la limite de en .
Dresser le tableau des variations de .
Montrer que est convexe sur .
On note la courbe représentative de dans un repère orthonormal ( ).
a. Montrer que admet une demi-tangente en .
b. Déterminer les points d'intersection de avec l'axe des abscisses.
c. Préciser la nature de la branche infinie de .
d. Tracer .
Partie II : Étude d'une fonction définie par une intégrale
On considère l'application définie, pour tout , par :
Montrer que est de classe sur et que, pour tout :
À cet effet, on pourra faire intervenir une primitive de sans chercher à calculer .
2. a. Montrer que est strictement croissante sur .
b. Vérifier : .
c. Établir que l'équation , d'inconnue , admet une solution et une seule, notée , et que .
Partie III : Étude d'une fonction de deux variables réelles
On considère l'application définie, pour tout , par :
Justifier que est de classe sur et calculer les dérivées partielles premières de en tout de .
Vérifier que ( est un point critique de , où est défini en II 2.c.
Est-ce que admet un extrémum local en ?
Exercice 2
On considère les matrices carrées d'ordre trois suivantes :
Partie I : Réduction simultanée de et
Déterminer les valeurs propres et les sous-espaces propres de .
En déduire une matrice carrée d'ordre trois, inversible, de deuxième ligne ( ), telle que , et calculer .
Calculer la matrice et vérifier que est diagonale.
Partie II : Étude d'un endomorphisme d'un espace de matrices
On note l'espace vectoriel des matrices carrées d'ordre trois, et on considère l'application qui, à toute matrice carrée d'ordre trois, associe .
Donner la dimension de .
Vérifier que est un endomorphisme de .
Soit . On note , où est définie en .
a. Montrer : .
b. Déterminer les matrices carrées d'ordre trois telles que : .
c. Montrer que l'ensemble des matrices carrées d'ordre trois telles que est un espace vectoriel, et en déterminer une base et la dimension.
a. En déduire la dimension de , puis la dimension de .
b. Donner au moins un élément non nul de et donner au moins un élément non nul de .
Exercice 3
Les parties I et II sont indépendantes.
Partie I: Étude d'une variable aléatoire
Soit la fonction définie sur l'intervalle par :
a. Montrer que est une bijection de sur et, pour tout , exprimer .
b. Déterminer deux réels et vérifiant : .
c. Calculer .
2. Soit une variable aléatoire suivant la loi uniforme sur l'intervalle .
a. Donner l'espérance et la variance de la variable aléatoire .
b. Pour tout réel de , déterminer la probabilité de l'événement .
c. Montrer que la variable aléatoire admet une densité et déterminer une densité de .
d. Montrer que admet une espérance et déterminer .
Partie II : Étude d'un temps d'attente
Soit un entier supérieur ou égal à 2 . Une réunion est prévue entre invités que l'on note . Chaque invité arrivera entre l'instant 0 et l'instant 1.
Pour tout entier tel que , on modélise l'instant d'arrivée de l'invité par une variable aléatoire de loi uniforme sur l'intervalle . On suppose de plus que, pour tout réel , les événements sont indépendants.
Soit un réel appartenant à . Pour tout entier tel que , on note la variable aléatoire de Bernoulli prenant la valeur 1 si l'événement est réalisé et la valeur 0 sinon.
On note .
a. Que modélise la variable aléatoire ?
b. Déterminer la loi de la variable aléatoire .
Soit la variable aléatoire égale à l'instant de la première arrivée.
a. Soit un réel appartenant à . Comparer l'événement ( ) et l'événement ( ).
b. Montrer que la variable aléatoire admet une densité et en déterminer une.
Soit la variable aléatoire égale à l'instant de la deuxième arrivée.
Montrer que la variable aléatoire admet une densité et en déterminer une.