CAPES mathématiques externe 2026, épreuve 1Sujet
Capes externe bac + 3 section mathématiques - Sujet de la première épreuve écrite de la session 2026
- Étude de fonctions et dérivation
- Séries entières
- Suites et séries numériques
- Algèbre bilinéaire : produit scalaire
- Nombres complexes
- Arithmétique de Z/nZ
- Réduction des endomorphismes
- Probabilités : loi binomiale
Téléchargements
- Corrigé : pas encore disponible
- Rapport du jury : pas encore publié
Présentation du sujet
Quatre exercices indépendants : vrai-faux, suite d'intégrales, puissances universelles et probabilitésAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
Le sujet comprend quatre exercices indépendants. Le premier propose sept assertions à démontrer vraies ou fausses. Le deuxième étudie une suite d'intégrales et son équivalent. Le troisième explore l'existence de puissances universelles dans Z/nZ puis dans les matrices diagonalisables. Le quatrième modélise par une loi binomiale le nombre de dés donnant 6 lors de lancers successifs.
- 1Exercice 1 : vrai/fauxSept assertions indépendantes sur l'analyse, les complexes, les polynômes et les produits scalaires à justifier.
- 2Exercice 2 : une suite d'intégralesÉtude d'une suite d'intégrales définie par un produit de facteurs affines et recherche de son équivalent.
- 3Exercice 3 : puissances universellesÉtude de l'existence de racines k-ièmes dans Z/nZ puis dans l'ensemble des matrices carrées diagonalisables.
- 4Exercice 4 : tous à 6Modélisation probabiliste du nombre de dés ayant donné 6 après plusieurs relances successives.
Description
Sujet officiel CAPES externe en mathématiques, session 2026.
Ces sujets peuvent vous intéresser
Pas encore de corrigé pour ce sujet : voici des sujets proches corrigés.
Lecture du sujet en ligne
L'énoncé complet, avec les formules et les figures, sans ouvrir le PDF.Afficher ou masquer la section
Lecture du sujet en ligne
(BAC +3)
Concours externe
MATHÉMATIQUES
LANGUES REGIONALES
Basque - breton - catalan - créole - occitan - langue d'oc
Section
Langues kanak
Le sujet est constitué de plusieurs exercices ou problèmes.
L'épreuve permet d'apprécier la maîtrise des connaissances disciplinaires et l'aptitude à les mobiliser. Elle sollicite également les capacités de raisonnement, de démonstration et d'expression écrite du candidat, dans un langage adapté.
L'usage de tout ouvrage de référence, de tout dictionnaire et de tout autre matériel électronique est rigoureusement interdit.
Exercice 1 : Vrai/Faux
Le triangle
Assertion 4. On désigne par
Assertion 6. Soit
Exercice 2 : Une suite d'intégrales
- 1.Rappeler le développement en série entière de la fonction exponentielle en précisant le rayon de convergence.
- 2.(a) Calculer
I_1 .
- (b)Déterminer
a etb tels que pour toutx ∈ [0, 1] ,
1/((x + 1)(x + 2)) = a/(x + 1) + b/(x + 2). - (c)Calculer
I_2 . - 3.(a) Établir que pour tout entier naturel
n :
1/((n + 1)!) ⩽ I_n ⩽ 1/(n!) - (b)En déduire que la série de terme général
I_n converge et déterminer un réelα tel que :
α − 1 ⩽ ∑_(n = 0)^(+ ∞)I_n ⩽ α
- 4.(a) Justifier que pour tout réel
t ∈ [0, 1] :
1 + t ⩽ exp(t) - (b)Établir que, pour tout réel
t ∈ [0, 1] :
t − t^2 ⩽ ln(1 + t)
puis que, pour tout réelt ∈ [0, 1] :
exp(t − t^2) ⩽ 1 + t
- 5.(a) Rappeler ce qu'est une série de Riemann et à quelle condition nécessaire et suffisante une série de Riemann converge.
- (b)En déduire que la suite
(S_n)_(n ∈ ℕ^∗) converge. - (c)Préciser la limite de la suite
(H_n)_(n ∈ ℕ^∗) quandn tend vers+ ∞ .
- (b)En déduire que la suite
- 6.Soit
n ∈ ℕ^∗ - (a)Établir que, pour tout réel
x ∈ [0, 1] :
n!exp(xH_n − x^2 S_n) ⩽ ∏_(k = 1)^n(x + k) ⩽ n!exp(xH_n)
Indication : Vérifier que∏_(k = 1)^n(x + k) = n!∏_(k = 1)^n(1 + x/k) puis utiliser les résultats de la question 4. - (b)En déduire que, pour tout réel
x ∈ [0, 1] :
1/(n!)exp(− xH_n) ⩽ 1/(∏_(k = 1)^n(x + k)) ⩽ 1/(n!)exp(− x(H_n − S_n))
- (a)Établir que, pour tout réel
- (c)Démontrer alors que :
(1 − exp(− H_n))/(n!H_n) ⩽ I_n ⩽ (1 − exp(− (H_n − S_n)))/(n!(H_n − S_n)) - (d)Établir que
I_n ∼ 1/(n!H_n) .
- (c)Démontrer alors que :
- 7.On pose, pour tout entier
n supérieur ou égal à 2 ,u_n = H_n − ln(n) .- (a)Démontrer que pour tout entier
n ⩾ 2, u_n = 1/n + ∑_(k = 1)^(n − 1)(1/k − ∫_k^(k + 1)(dt)/t) . - (b)En déduire que
(u_n)_(n ⩾ 2) est une suite décroissante à valeurs positives. - (c)En déduire que la suite
(u_n)_(n ⩾ 2) converge, puis queI_n ∼ 1/(n!ln(n)) .
- (a)Démontrer que pour tout entier
Exercice 3 : Puissances universelles
- -étant donné un entier naturel non nul
k , on dit que a est une puissancek -ième s'il existex appartenant à E tel quex^k = a ; - -on dit que a est une puissance universelle si, pour tout
k ∈ ℕ^∗ , a est une puissancek -ième.
L'exercice a pour objectif d'étudier certains cas particuliers et d'établir quelques résultats généraux, dans divers anneaux usuels. Les deux parties sont indépendantes.
Première partie - dans
ℤ/nℤ
- 1.Un premier exemple.
Dans cette question seulement,n = 6 . Ainsi,E = ℤ/6ℤ = {0^–, 1^–, 2^–, 3^–, 4^–, 5^–} .- (a)Calculer
2^–^2, 3^–^2, 4^–^2 , et5^–^2 , images respectives de2^–, 3^–, 4^– et5^– par l'applicationx ↦ x^2 . - (b)En déduire que
0^– et1^– ne sont pas les seules puissances universelles deℤ/6ℤ .
- (a)Calculer
- 2.Un deuxième exemple.
Dans cette question seulement,n = 4 . Ainsi,E = ℤ/4ℤ = {0^–, 1^–, 2^–, 3^–} .
Démontrer, en s'inspirant éventuellement de la question précédente, que0^– et1^– sont les seules puissances universelles deE = ℤ/4ℤ . - 3.Le cas particulier où
n est premier.
Dans cette question uniquement,n est un entier premier, et, par souci de clarté,n sera plutôt désigné par la lettrep .- (a)Énoncer le petit théorème de Fermat.
- (b)En déduire à la fois que tout élément de
ℤ/pℤ est une puissancep -ième, et que0^– et1^– sont les seules puissances universelles deℤ/pℤ . - (c)L'hypothèse "
n est premier" est-elle une condition nécessaire pour que0^– et1^– soient les seules puissances universelles deℤ/nℤ ?
Deuxième partie - dans
M_n(ℝ) : étude du cas particulier des matrices diagonalisables
- 4.Dans cette question seulement
n = 1 et on confondM_1(ℝ) etℝ . Démontrer que l'ensemble des puissances universelles deℝ estℝ^+ . - 5.Dans cette question,
n ⩾ 2 etA, P etD sont trois éléments deM_n(ℝ) tels queP est inversible,D est diagonale etA = PDP^(− 1) .- (a)Soit
k ∈ ℕ^∗ et soitN ∈ M_n(ℝ) . Vérifier que siN^k = D , alors(PNP^(− 1))^k = A - (b)Démontrer que
A est une puissance universelle si, et seulement si,D est une puissance universelle.
- (a)Soit
- 6.Dans cette question,
n ⩾ 2 etD ∈ M_n(ℝ) est la matrice diagonale suivante :
D = (λ_1; λ_2; ⋱; λ_n)
où les réelsλ_1, …, λ_n sont tous deux à deux distincts.- (a)Soit
M ∈ M_n(ℝ) une matrice qui commute avecD . Démontrer queM est une matrice diagonale. - (b)Soit
M ∈ M_n(ℝ) et soitk ∈ ℕ^∗ . Vérifier que siM^k = D , alorsM etD commutent. En déduire queD est une puissance universelle dansM_n(ℝ) si, et seulement si, ses éléments diagonaux sont positifs. - (c)Supposons que
A est une matrice possédantn valeurs propres réelles et deux à deux distinctes. Quelle est la condition nécessaire et suffisante afin que la matriceA soit une puissance universelle dansM_n(ℝ) ? Justifier.
- (a)Soit
- 7.Pour tout
θ ∈ ℝ , on pose :
R_θ = (cos(θ), − sin(θ); sin(θ), cos(θ)) - (a)Démontrer par récurrence que, pour tout
θ ∈ ℝ et pour toutk ∈ ℕ^∗, (R_θ)^k = R_(kθ) . Donner une interpétation géométrique de cette égalité. - (b)Démontrer que la matrice
R_π = (− 1, 0; 0, − 1) est une puissance universelle.
- (a)Démontrer par récurrence que, pour tout
- 8.Dans la question 6 (b) on a montré la propriété suivante :
« SoitD une matrice diagonale à coefficients diagonaux réels deux à deux distincts.D est une puissance universelle si, et seulement si, ses coefficients diagonaux sont positifs»
Peut-on affirmer la propriété suivante?
« Soit D une matrice diagonale à coefficients réels. D est une puissance universelle si, et seulement si, ses coefficients diagonaux sont positifs»
Justifier votre réponse.
Exercice 4 : Tous à 6
- -
X(Ω) = [ [0, m] ] - -
∀k ∈ [ [0, m] ], P(X = k) = (m/k)q^k(1 − q)^(m − k)
On rappelle aussi que si B est un événement de probabilité non nulle et si A est un événement quelconque, on note
- 1.Préliminaire : une suite arithmético-géométrique
Dans tout l'exercice,(p_n)_(n ∈ ℕ^∗) désigne la suite définie par :- -
p_1 = 1/6 -
− ∀n ∈ ℕ^∗, p_(n + 1) = 5/6p_n + 1/6
- -
- 2.(a) Soit
n ∈ ℕ^∗ . PréciserS_n(Ω) , l'univers image de la variable aléatoireS_n .- (b)Quelle est la loi de
S_1 ? On précisera, en le justifiant, ses paramètres.
- (b)Quelle est la loi de
- 3.Soit
n ∈ ℕ^∗ , soitk ∈ [ [0, N] ] , et soiti ∈ [ [0, k] ] . Justifier que :
P(S_(n + 1) = k|S_n = i) = ((N − i)/(k − i))1/(6^(k − i))(5/6)^(N − k) - 4.Dans cette question et dans cette question seulement, on se donne
n ∈ ℕ^∗ et on suppose queS_n suit une loi binomiale de premier paramètreN et de second paramètrep_n .- (a)Démontrer que, pour tout
k ∈ [ [0, N] ] ,
P(S_(n + 1) = k) = ∑_(i = 0)^k(N/i)p_n^i(1 − p_n)^(N − i)((N − i)/(k − i))1/(6^(k − i))(5/6)^(N − k)
Indication : on pourra appliquer la formule des probabilités totales en remarquant que((S_n = i))_(i ∈ [ [0, N] ]) est un système complet d'événements. - (b)Vérifier que pour tout
k ∈ [ [0, N] ] , pour touti ∈ [ [0, k] ] :
(N/i)((N − i)/(k − i)) = (N/k)(k/i)
- (a)Démontrer que, pour tout
- (c)Obtenir alors que, pour tout
k ∈ [ [0, N] ] :
P(S_(n + 1) = k) = (N/k)((1 + 5p_n)/6)^k(1 − (1 + 5p_n)/6)^(N − k)
- Démontrer par récurrence et grâce aux questions précédentes, que pour tout
n ∈ ℕ^∗, S_n suit une loi binomiale de premier paramètreN et de second paramètre1 − (5/6)^n .
- 6.(a) Justifier que, pour tout
n ∈ ℕ^∗, P(1 ⩽ T ⩽ n) = (1 − (5/6)^n)^N - (b)En déduire la valeur de
∑_(k = 1)^(+ ∞)P(T = k) puis démontrer queP(T = 0) = 0 . Comment interpréter ce résultat?
FIN DU SUJET
INFORMATION AUX CANDIDATS
- Concours externe du CAPES de l'enseignement public
- -Section : mathématiques - Externe : Concours Section/option Epreuve Matière
L E 1 1 1 0 1 3 - -Section : Langue régionale Basque : Concours Section/option Epreuve Matière L/B/E 0/4/40/E 1/03 0/4/6/7
- -Section : Langue régionale Breton : Concours Section/option Epreuve Matière L/B/E 0/4/4/1 E 1/03 0/4/6/7
- -Section : Langue régionale Catalan : Concours Section/option Epreuve Matière L/B/E 0/4/4/2/E 10/3 0/4/7
- -Section : Langue régionale Créole : Concours Section/option Epreuve Matière L/BIE 0/4/4/9/E 1/03 0/4/6/7
- -Section : Langue régionale Occitan-Langue d'Oc : Concours Section/option Epreuve Matière L/B/E 0/4/4/4/E 1/03 0/4/6/7
- Concours externe du CAFEP/CAPES de l'enseignement privé
- -Section : mathématiques - Externe : Concours Section/option Epreuve Matière
L F 1 1 1 0 - -Section : Langue régionale Basque : Concours Section/option Epreuve Matière L/BF 0/4/40/E 1/03 0/4/6/7
- -Section : Langue régionale Breton : Concours Section/option Epreuve Matière L/B/F 0/4/4/1 E 1/03 0/4/6/7
- -Section : Langue régionale Catalan : Concours Section/option Epreuve Matière L/B/F 0/4/4/2E 1/03 0/4/7
- -Section : Langue régionale Créole : Concours Section/option Epreuve Matière L/B/F 0/4/4/9/E 1/03 0/4/6/7
- -Section : Langue régionale Occitan-Langue d'Oc : Concours Section/option Epreuve Matière L/B/F 0/4/4/4/E 1/0/3 0/4/6/7
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte l'épreuve 1 de mathématiques du CAPES externe 2026 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte l'épreuve 1 de mathématiques du CAPES externe 2026 ?
Le sujet couvre l'analyse de fonctions, les suites et séries, l'algèbre bilinéaire, l'arithmétique et les probabilités à travers quatre exercices indépendants.
Les quatre exercices sont-ils indépendants ?
Oui, le sujet est explicitement composé de quatre exercices indépendants, chacun pouvant être traité séparément.
L'exercice de vrai-faux nécessite-t-il une calculatrice ?
L'usage de la calculatrice est autorisé pour l'ensemble de l'épreuve, mais les sept assertions de l'exercice 1 portent sur des justifications théoriques plutôt que sur des calculs numériques.
Ce sujet est-il faisable en première année de classe préparatoire ?
L'exercice 4 sur les probabilités et une partie de l'exercice 3 sur Z/nZ mobilisent des notions accessibles dès la première année, mais l'ensemble du sujet suppose le programme complet de mathématiques.
Pas de description pour le moment