Fonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)Intégrales généraliséesProbabilités finies, discrètes et dénombrementCalcul différentiel et fonctions à plusieurs variablesAlgèbre linéaireRéduction
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.
Les candidats sont invités à encadrer dans la mesure du possible les résultats de leurs calculs.
lls 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.
Si au cours de l'épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d'énoncé, il la signalera sur sa copie et poursuivra sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu'il sera amené à prendre.
Exercice 1
Partie I - Calcul d'une intégrale dépendant d'un paramètre
On considère l'application définie, pour tout , par :
Montrer que est continue sur .
À l'aide d'une intégration par parties, calculer, pour tout , l'intégrale .
En déduire que l'intégrale converge et que :
Partie II - Exemple de densité
On considère l'application définie, pour tout par :
Montrer que est continue sur et sur .
Est-ce que est continue en 1 ?
2. Établir que l'intégrale converge et que : .
3. Montrer que est une densité.
4. a. Montrer que est de classe sur et calculer et pour tout .
b. En déduire que l'équation , d'inconnue , admet une solution et une seule, notée , et montrer : .
c. Écrire un programme en Turbo-Pascal qui calcule et affiche une valeur approchée de à près, mettant en oeuvre l'algorithme de dichotomie.
Partie III - Calcul d'une fonction de répartition
On admet qu'il existe une variable aléatoire réelle ayant pour densité (l'application a été définie au début de la partie II) et on note la fonction de répartition de .
Calculer, pour tout , l'intégrale .
(On pourra utiliser le résultat obtenu à la question I.2.)
Calculer pour tout .
Tracer l'allure de la courbe représentative de .
Partie IV - Étude d'extremum local pour une fonction de deux variables réelles
On note l'ensemble des couples ( ) appartenant à tels que : et .
On considère l'application , de classe sur l'ouvert , définie, pour tout , par :
l'application ayant été définie au début de la partie II.
Représenter l'ensemble .
Calculer, pour tout , les dérivées partielles premières de en , en fonction de .
Soit . Montrer que est un point critique de si et seulement si :
En déduire que admet un point critique et un seul, et qu'il s'agit de , le réel ayant été défini en II 4.b.
Est-ce que admet un extremum local ?
Exercice 2
On note .
Est-ce que est diagonalisable dans ?
Déterminer les valeurs propres de et, pour chaque valeur propre de , déterminer une base du sous-espace propre associé.
En déduire une matrice diagonale , à coefficients diagonaux rangés dans l'ordre croissant, et une matrice inversible , à coefficients diagonaux tous égaux à 1 , telles que , et calculer .
On appelle commutant de , et on note , l'ensemble des matrices de telles que
On appelle commutant de , et on note , l'ensemble des matrices de telles que
Montrer que est un sous-espace vectoriel de .
Soit . On note . Montrer :
Déterminer , en utilisant les coefficients des matrices.
En déduire :
Déterminer une base de et la dimension de .
Exercice 3
Soit un entier supérieur ou égal à 2 .
On considère une urne contenant boules numérotées de 1 à et indiscernables au toucher. On effectue une suite de tirages d'une boule avec remise de la boule dans l'urne .
Partie I
Soit un entier supérieur ou égal à 1 . Pour tout , on note la variable aléatoire égale au nombre d'obtentions de la boule numéro au cours des premiers tirages.
Soit . Donner la loi de . Rappeler l'espérance et la variance de .
Les variables aléatoires sont-elles indépendantes?
Soit tel que .
a. Déterminer la loi de la variable aléatoire . Rappeler la variance de .
b. En déduire la covariance du couple ( ).
Pour tout entier supérieur ou égal à 1 , on note la variable aléatoire égale au nombre de numéros distincts obtenus au cours des premiers tirages et on note l'espérance de .
Partie II
Déterminer la loi de la variable aléatoire et la loi de la variable aléatoire .
En déduire et .
2. Soit un entier supérieur ou égal à 1 .
a. Déterminer et déterminer .
b. Montrer, pour tout .
c. En déduire : .
3. a. Montrer que la suite , de terme général , est une suite géométrique.
b. En déduire, pour tout entier supérieur ou égal à 1 : .
Partie III
On suppose maintenant que ; ainsi l'urne contient quatre boules numérotées de 1 à 4 . Soit un entier supérieur ou égal à 4 . On se propose de déterminer la loi de .
Rappeler la valeur de . Déterminer .
Montrer: .
On note, pour tout de l'événement :
« la boule numéro n'a pas été obtenue au cours des premiers tirages ».
a. Montrer : .
b. Calculer et .
c. En déduire: , puis et .