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BCE Maths approfondies emlyon ECS 2014

Epreuve de maths approfondies - ECS 2014

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Algèbre linéaireRéductionIntégrales généraliséesFonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)Calcul différentiel et fonctions à plusieurs variablesProbabilités continues

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Description

Annale de maths approfondies BCE emlyon pour la filiere ECS, session 2014.

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BANQUE COMMUNE D'ÉPREUVES

Conception : EMLYON Business School

è épreuve (option scientifique)

MATHÉMATIQUES

Mardi 29 avril 2014 de 8 heures à 12 heures
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.

PROBLÈME 1

On note le -espace vectoriel des applications de dans continues, le -espace vectoriel des applications de dans de classe . On remarquera que est inclus dans .
On note, pour tout élément de l'application de dans définie, pour tout , par :

Partie I : Propriétés générales de

  1. Établir que, pour tout élément de appartient à et que, pour tout :
On note l'application qui, à , associe .
2. Montrer que est un endomorphisme de .
3. Est-ce que est surjectif?
4. Soit . Montrer que, si est paire (respectivement impaire), alors est paire (respectivement impaire).
À cet effet, on pourra utiliser le changement de variable dans une intégrale.
5. Soit . Montrer que, si l'intégrale converge, alors tend vers 0 lorsque tend vers et lorsque tend vers .
6. On note l'application qui, à tout , associe . Calculer . Est-ce que est injectif?

Partie II : Premier exemple

On note, pour tout .
7. Calculer, pour tout et tout .
On note :
8. Établir : .
9. Montrer que est dérivable sur et calculer, pour tout . Étudier, selon , le signe de .
En déduire les variations de et tracer l'allure de sa représentation graphique.
10. En déduire que, pour tout , il existe tel que : .

Partie III : Deuxième exemple

On note .
11. Vérifier et calculer, pour tout .
À cet effet, on remarquera que est paire, et on distinguera les cas et .
12. Étudier les variations de et tracer l'allure de sa représentation graphique.
On précisera les tangentes aux points d'abscisses 0 et 1 . On donne
13. Est-ce que la réciproque du résultat obtenu dans la question 5. est vraie, c'est-à-dire, est-ce que, pour tout élément de , si tend vers 0 lorsque tend vers et lorsque tend vers , alors l'intégrale converge ?

Partie IV: Recherche d'extrémums locaux pour une fonction réelle de deux variables réelles

On note: , de sorte que , où a été définie dans la partie III, et on note:
  1. Montrer que est de classe sur et calculer les dérivées partielles premières de en tout .
  2. Établir que admet un point critique et un seul, que l'on calculera.
On note ( ) les coordonnées de ce point critique.
16. On admet que est de classe sur et que
Est-ce que admet un extrémum local sur ?

Partie V : Transformée d'une densité

Soit . On suppose, dans cette partie, que est une densité.
17. Montrer, pour tout de :
  1. Montrer : .
En déduire la limite de lorsque tend vers .
19. Établir que est aussi une densité.

PROBLÈME 2

Dans tout le problème, désigne un entier naturel supérieur ou égal à 2 .
Pour tout de , on note la matrice colonne de dont tous les coefficients sont nuls, sauf celui de la -ième ligne qui est égal à 1 . On admet que la famille est une base de .
Pour tout de , on note . Ainsi, pour tout de , la matrice est la matrice carrée de dont tous les coefficients sont nuls, sauf celui à l'intersection de la -ième ligne et de la -ième colonne qui est égal à 1 . On admet que la famille est une base de .
On note la matrice identité de .
Soit une matrice quelconque de telle que, pour tout de .
On considère l'application de dans définie par :

Partie I: Quelques généralités

  1. Montrer que est un endomorphisme de .
  2. Calculer . L'endomorphisme est-il injectif? surjectif?

Partie II : Étude d'un cas particulier

On suppose, dans cette partie seulement, que et .
3. Justifier que la matrice est diagonalisable dans et donner les valeurs propres de .
On note la base de constituée des quatre matrices suivantes :
  1. Écrire la matrice de dans la base , puis calculer le rang de cette matrice.
  2. Déterminer les valeurs propres de et montrer que est diagonalisable.

Partie III : Étude du cas où est diagonalisable

On suppose, dans cette partie seulement, que la matrice est diagonalisable dans .
6. Montrer que est diagonalisable dans et que et ont les mêmes valeurs propres.
7. Soient tels que (resp. ) est un vecteur propre de (resp. ).
Montrer que est un vecteur propre de .
8. Soient et deux bases de .
On note la famille .
Montrer que, pour tout de appartient au sous-espace vectoriel de engendré par , et en déduire que la famille est une base de .
9. Établir que est diagonalisable.
10. Montrer que l'ensemble des valeurs propres de est l'ensemble des différences lorsque et décrivent les valeurs propres de .

Partie IV: Étude d'un sous-espace propre de associé à une valeur propre non nulle

Soient une valeur propre non nulle de et un vecteur propre associé; on a alors :
  1. À l'aide d'un raisonnement par récurrence, montrer : .
  2. En raisonnant par l'absurde, montrer qu'il existe un entier de tel que : et .
On note l'entier de tel que et .
13. Justifier qu'il existe tel que .
Montrer que la famille est libre dans , et en déduire : .

Partie V : Étude du cas où est symétrique

On suppose, dans cette partie seulement, que la matrice est symétrique ; il existe donc une matrice orthogonale telle que est diagonale. On note les colonnes de .
Pour toutes matrices et de , on définit :
  1. Montrer que l'application (.|.) est un produit scalaire sur .
  2. Montrer : .
  3. Pour tout de , calculer .
  4. Pour tout de , déterminer les coefficients diagonaux de la matrice et en déduire la valeur de .
  5. Pour tout ( ) de , calculer ( ).
  6. On considère la famille de .
Montrer que est une base orthonormée pour le produit scalaire (.|.) de et que est constituée de vecteurs propres de .

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