Algèbre linéaireAlgèbre bilinéaire et espaces euclidiensSuites et séries de fonctionsIntégrales généraliséesSéries entières (et Fourier)Fonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)
Mardi 2 mai 2000 de 8 heures à 12 heures
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.
PREMIER PROBLÈME
Notations :
n désigne un entier supérieur ou égal à 3 .
est l'ensemble des matrices carrées d'ordre à coefficients réels. désigne la matrice identité de .
La transposée d'une matrice est notée .
est muni du produit scalaire canonique noté .
si et , alors .
En notant les matrices unicolonnes et et en confondant les matrices d'ordre 1 et les scalaires, on a alors .
La norme associée à ce produit scalaire est notée .
désigne la base canonique de .
On rappelle que la matrice de passage d'une base orthonormale de à une autre base orthonormale de vérifie .
Les parties I et II sont indépendantes.
Partie I
On considère les matrices suivantes de :
a. Justifier que est diagonalisable dans .
b. Montrer qu'il existe une matrice diagonale de telle que .
2. On considère la matrice de .
a. Vérifier que .
b. est-elle diagonalisable dans ?
c. Calculer le produit .
Partie II
Soit une matrice de . On note l'endomorphisme de associé à la matrice relativement à la base et l'endomorphisme de associé à la matrice relativement à la base .
Montrer, pour tout et tout de :
Montrer que l'endomorphisme est symétrique.
Montrer que est diagonalisable et que ses valeurs propres sont positives ou nulles.
Justifier l'existence d'une base orthonormale de constituée de vecteurs propres de .
On note la matrice de passage de la base à la base .
5. Montrer l'existence de réels positifs ou nuls (non nécessairement distincts) tels que la matrice diagonale de vérifie : .
6. Montrer que la famille est une famille orthogonale et que pour tout entier de .
7. Dans cette question, on suppose que est inversible.
a. Vérifier que les nombres réels sont tous non nuls.
b. Montrer que la famille est une base orthonormale de .
c. Soit la matrice de passage de la base à la base . Montrer que .
Partie III
Déterminer deux matrices orthogonales et d'ordre 3 et une matrice diagonale d'ordre 3 telles que où est la matrice définie dans I.2.
DEUXIÈME PROBLÈME
Dans tout ce problème, est un réel tel que .
I - Calcul d'une somme et d'une intégrale
Pour tout et tout , on note :
a. Montrer, pour tout et tout :
b. Etablir, pour tout nombre complexe tel que :
c. En déduire, pour tout et tout :
Soit . Montrer que l'intégrale existe et calculer sa valeur.
On note l'application définie par :
Montrer que est de classe sur et calculer .
On note, pour tout .
Montrer, grâce à une intégration par parties, que tend vers 0 quand l'entier tend vers l'infini.
II - Calcul de la somme d'une série
On note, pour .
Montrer, pour tout :
En déduire que la série converge, et calculer sa somme (on pourra utiliser les résultats de I. 2. et I.4.).
Calculer, pour tout en fonction de et de .
Etablir :
III - Calcul d'une intégrale
Dans cette partie, désigne un réel tel que .
Justifier l'existence de l'intégrale .
On note : .
2.a. Montrer, pour tout réel de et tout de :
b. Montrer que tend vers 0 lorsque l'entier tend vers l'infini.
c. En déduire que la série converge et que : .
3.a. En utilisant le changement de variable défini par , montrer :
et en déduire:
b. Etablir :
En utilisant le résultat de II. 4., établir finalement :
Pas de description pour le moment
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