Algèbre linéaireFonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)Calcul différentiel et fonctions à plusieurs variablesProbabilités finies, discrètes et dénombrementIntégrales généralisées
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EXERCICE 1
Soit la base canonique de l'espace vectoriel . On considère les matrices :
On note : l'endomorphisme de dont la matrice relativement à la base est .
id l'endomorphisme de dont la matrice relativement à la base est . l'endomorphisme de défini par : . la matrice de l'endomorphisme relativement à la base .
a) Vérifier que . En déduire .
b) Montrer que si est valeur propre de alors .
Etablir alors que 0 est la seule valeur propre de .
c) En déduire que admet 3 pour unique valeur propre.
d) Déterminer une base et la dimension du sous-espace propre de associé à la valeur propre 3 .
e) L' endomorphisme est-il diagonalisable ? est il bijectif ?
2. a) On considère les vecteurs de : .
Calculer et . Vérifier que .
b) Montrer que la famille ( ) est une base de , qu'on notera .
c) Déterminer la matrice de relativement à la base .
d) Montrer que la matrice de relativement à la base est .
On considère la matrice .
3. a) A l'aide des questions précédentes, montrer que est inversible et que .
b) Soit un entier naturel supérieur ou égal à deux.
b1. Montrer que .
b2. Justifier que .
En déduire trois réels tels que .
b3. Montrer que .
EXERCICE 2
On considère la fonction de deux variables définie sur l'ouvert par :
On note la fonction définie sur par .
(a) Montrer que est sur son domaine et calculer et pour .
(b) Etudier les variations de sur puis celle de sur .
( On précisera à chaque fois les limites aux bornes )
(c) En déduire que l'équation admet une unique solution notée .
(d) Vérifier que :
(a) Montrer que est sur .
(b) Calculer les dérivées partielles d'ordre 1 de .
(c) En déduire que si est un point critique de , alors et .
(d) Etablir alors que .
En déduire que possède un unique point critique noté , de coordonnées où est le réel défini au 1.(c).
3. (a) Calculer les dérivées partielles d'ordre 2 de .
(b) En utilisant la relation de la question 1.(d), montrer que .
En déduire que la fonction ne présente pas d'extremum.
4. On définit sur l'application telle que
(a) Montrer que est continue sur .
(b) Soit un entier naturel non nul et un réel de . Calculer . En déduire que l'intégrale existe et vaut .
(c) Montrer que pour tout réel de .
En déduire que est positive sur .
(d) Montrer que est une densité de probabilité.
EXERCICE 3
Une urne contient initialement deux boules rouges et une boule bleue indiscernables au toucher.
On appelle " épreuve " la séquence suivante :
On tire une boule de l'urne, puis :
Si la boule tirée est bleue, on la remet dans l'urne.
Si la boule tirée est rouge, on ne la remet pas dans l'urne mais on remet une boule bleue dans l'urne à sa place.
L'expérience aléatoire consiste à effectuer une succession illimitée d'épreuves.
Pour tout entier naturel non nul, on note la variable aléatoire discrète égale au nombre de boules rouges présentes dans l'urne à l'issue de la - ième épreuve.
On notera pour chaque entier naturel non nul les événements suivants : : " Lors de la -ième épreuve on a extrait une boule rouge de l'urne. " : "Lors de la -ième épreuve on a extrait une boule bleue de l'urne."
Donner la loi de probabilité de .
Quelles sont les valeurs possibles de dans le cas où est supérieur ou égal à 2 ?
Calculer pour tout entier naturel non nul .
On pose pour tout entier naturel non nul , .
(a) Rappeler la valeur de et montrer que .
(b) En utilisant un système complet d'événements lié à la variable , montrer que pour tout entier naturel .
Cette relation reste-t-elle valable lorsque ?
(c) On pose pour tout entier naturel non nul .
Montrer que la suite est géométrique.
En déduire en fonction de et de ,
Etablir enfin que pour tout entier naturel non nul .
(d) Déduire des résultats précédents pour tout entier naturel non nul .
5. Calculer l'espérance de .
6. On note la variable aléatoire égale au numéro de l'épreuve amenant la dernière boule rouge.
(a) Donner .
(b) Soit un entier supérieur ou égal à 2 .
Exprimer l'événement ( ) en fonction des variables et .
(c) En déduire la loi de .