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.
Ils 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
On note et les matrices de définies par :
et l'ensemble des matrices de défini par :
PARTIE I : Étude de la matrice
Calculer .
Montrer que la famille ( ) est libre.
a. Justifier, sans calcul, que est diagonalisable.
b. Déterminer une matrice de inversible dont tous les coefficients de la première ligne sont égaux à 1 et une matrice de diagonale dont les coefficients diagonaux sont dans l'ordre croissant telles que : .
Montrer : .
PARTIE II : Étude d'une application définie sur &
Montrer que est un sous-espace vectoriel de et que la famille ( ) est une base de & . En déduire la dimension de & .
Montrer que, pour toute matrice de , la matrice appartient à .
On note l'application de dans qui, à toute matrice de , associe .
7. Vérifier que est un endomorphisme de l'espace vectoriel & .
8. Former la matrice de dans la base de .
9. a. Montrer : .
b. En déduire que toute valeur propre de vérifie : .
c. Déterminer les valeurs propres et les sous-espaces propres de .
10. L'endomorphisme est-il bijectif ? diagonalisable?
11. Déterminer une base de et une base de .
12. a. Résoudre l'équation , d'inconnue .
b. Résoudre l'équation , d'inconnue .
EXERCICE 2
On considère l'application définie, pour tout de , par :
On admet : .
PARTIE I : Étude de la fonction
Montrer que est continue sur .
Justifier que est de classe sur et calculer, pour tout de et .
Dresser le tableau des variations de . On précisera la limite de en .
On note la courbe représentative de dans un repère orthonormal ( ).
a. Montrer que admet une tangente en et préciser celle-ci.
b. Montrer que admet un point d'inflexion et un seul, noté , et préciser les coordonnées de .
c. Tracer l'allure de .
Montrer que l'équation , d'inconnue , admet une solution et une seule et que celle-ci est égale à 1 .
PARTIE II : Étude d'une fonction de deux variables réelles
On considère l'application de classe , définie, pour tout ( ) de , par :
Calculer les dérivées partielles premières de en tout de .
a. Soit . Montrer que ( ) est un point critique de si et seulement si :
b. Établir que admet un point critique et un seul et qu'il s'agit de (e, e).
8. La fonction admet-elle un extremum local en (e, e) ?
PARTIE III : Étude d'une suite récurrente
On considère la suite définie par : et .
9. Montrer : .
10. Montrer que la suite est croissante.
11. En déduire que la suite converge et déterminer sa limite. (On pourra étudier les variations de la fonction .)
12. Écrire un programme en Scilab qui calcule et affiche un entier naturel tel que .
EXERCICE 3
PARTIE I : Étude d'une variable aléatoire
On considère l'application définie, pour tout de , par : .
Vérifier que la fonction est paire.
Montrer que est une densité d'une variable aléatoire réelle.
Dans toute la suite de l'exercice, on considère une variable aléatoire réelle à densité, de densité .
3. Déterminer la fonction de répartition de .
4. a. Montrer que l'intégrale converge.
b. En utilisant l'imparité de la fonction , montrer que admet une espérance et que l'on a : .
PARTIE II : Étude d'une autre variable aléatoire
On considère l'application définie, pour tout de , par : .
5. Montrer que est une bijection de sur un intervalle à préciser.
6. Exprimer, pour tout de .
On définit la variable aléatoire réelle définie par : .
7. Justifier : .
8. Déterminer la fonction de répartition de .
9. Reconnaître alors la loi de et donner, sans calcul, son espérance et sa variance.
PARTIE III : Étude d'une convergence en loi
On considère une suite de variables aléatoires réelles , mutuellement indépendantes, de même densité , où a été définie dans la partie I.
On pose, pour tout de et .
10. a. Déterminer, pour tout de , la fonction de répartition de .
b. En déduire : .
11. En déduire que la suite de variables aléatoires converge en loi vers une variable aléatoire réelle à densité dont on précisera la fonction de répartition et une densité.