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BCE Maths approfondies emlyon ECS 2007

Epreuve de maths approfondies - ECS 2007

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Fonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)Séries entières (et Fourier)Intégrales à paramètresCalcul différentiel et fonctions à plusieurs variablesAlgèbre linéaireRéduction

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Description

Annale de maths approfondies BCE emlyon pour la filiere ECS, session 2007.

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BANQUE COMMUNE D'ÉPREUVES

Concepteur : EM LYON

Première épreuve (option scientifique)

MATHÉMATIQUES

Lundi 30 avril 2007 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

On considère l'application

Partie I

Étude de l'application

  1. Montrer que est continue sur .
  2. On considère l'application
a. Montrer que est de classe sur et que, pour tout .
b. Montrer que admet comme limite en 0 à droite.
c. Démontrer que est de classe sur et préciser .
d. Dresser le tableau de variation de .
En déduire que est strictement décroissante sur .
e. Déterminer la limite de en .
3. On considère l'application
a. Montrer que est deux fois dérivable sur , et que, pour tout .
b. Dresser le tableau de variation de .
En déduire que est convexe sur .
4. Tracer l'allure de la courbe représentative de .

Partie II Un développement en série

  1. Montrer, pour tout et tout :
  1. En déduire, pour tout et tout :
où on a noté .
3. Établir, pour tout et tout .
4. En déduire que, pour tout , la série converge et que :

Partie III

Égalité d'une intégrale et d'une somme de série

  1. Montrer, en utilisant le résultat de II.3., pour tout et tout :
  1. Montrer que la série converge et que : .
  2. Montrer, pour tout :
  1. On admet que . Montrer : .

Partie IV

Recherche d'extremum pour une fonction réelle de deux variables réelles

On note
  1. Montrer que est de classe sur .
Exprimer, pour tout , les dérivées partielles premières et secondes de en en fonction de .
2. Établir que admet comme unique point critique.
3. Est-ce que admet un extremum local ?

DEUXIÈME PROBLÈME

On note un nombre entier fixé supérieur ou égal le sous-espace vectoriel de constitué des polynômes de degré inférieur ou égal à et la base canonique de .

Partie I

Étude d'un endomorphisme de

  1. Montrer que, pour tout polynôme de , le polynôme est élément de , où désigne le polynôme dérivée seconde de .
    On note l'application qui, à tout polynôme de , associe .
  2. Vérifier : .
  3. Montrer que est un endomorphisme de .
  4. Calculer pour tout et écrire la matrice de dans la base .
  5. a. Montrer que admet valeurs propres deux à deux distinctes que l'on notera avec .
    b. Est-ce que est bijectif ?
    c. Montrer que est diagonalisable et déterminer, pour tout , la dimension du sousespace propre de associé à .
  6. Soient et un vecteur propre de associé à la valeur propre .
    a. Montrer que le degré du polynôme est égal à .
    b. Montrer que le polynôme défini par est un vecteur propre de associé à .
  7. En déduire qu'il existe une unique base de constituée de vecteurs propres de telle que, pour tout est un polynôme de degré , de coefficient dominant égal à 1 et vérifiant .
    Que peut-on en déduire sur la parité de ?
  8. Calculer .

Partie II

Un produit scalaire sur

  1. Montrer que l'application : est un produit scalaire sur .
On munit dorénavant de ce produit scalaire noté (.|.).
2. a. À l'aide d'intégrations par parties, établir que est un endomorphisme symétrique de .
b. Montrer que la base de obtenue à la question est orthogonale.
Soit .
3. a. Montrer que pour tout polynôme de degré inférieur ou égal à , on a : .
b. En considérant , montrer que ne garde pas un signe constant sur l'intervalle .
c. En déduire que admet au moins, dans l'intervalle ] , une racine d'ordre de multiplicité impair.
4. On note l'ensemble des racines d'ordre de multiplicité impair de appartenant à l'intervalle ] et .
a. Justifier : .
b. Montrer que le polynôme (produit des polynômes et ) garde un signe constant sur l'intervalle ] - .
c. En considérant , montrer que .
d. En déduire que admet racines simples réelles toutes situées dans l'intervalle .

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