Centrale Mathématiques 1 PC 2020Sujet, corrigé et rapport du jury
Téléchargements
Présentation du sujet
DifficileÉtude des matrices symplectiques réellesAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
DifficileLe problème définit et étudie les matrices symplectiques réelles, associées à une matrice antisymétrique de référence. Il commence par le cas des matrices de taille 2, avant de généraliser à la taille quelconque, d'établir une structure de groupe, puis d'aboutir à la réduction des matrices symétriques et antisymétriques symplectiques, chacune illustrée par une application numérique.
- 1I. Cas des matrices de taille 2x2Caractérisation des matrices symplectiques de taille 2 par leur déterminant, puis des cas orthogonal, symétrique et antisymétrique.
- 2II. Cas des matrices symplectiques et orthogonalesExtension à la taille quelconque du résultat trouvé en taille 2 sur les matrices à la fois symplectiques et orthogonales.
- 3III. Quelques généralités sur les matrices symplectiquesMise en évidence, sans la nommer, de la structure de groupe de l'ensemble des matrices symplectiques.
- 4IV. Réduction des matrices symétriques et symplectiquesRéduction des matrices à la fois symétriques et symplectiques de taille quelconque, avec une application numérique.
- 5V. Étude du cas des matrices antisymétriquesRéduction des matrices à la fois antisymétriques et symplectiques, avec une application numérique.
Difficile. Le rapport indique une moyenne de seulement 21,8 % du barème sur 3517 copies et qualifie explicitement le sujet de long, tout en soulignant qu'il a permis une bonne discrimination parmi les candidats.
L'épreuve en chiffres
Moyenne 7,97 / 20 · écart-type 4,12 · 3 582 présents · où vous situez-vous ?Afficher ou masquer la section
L'épreuve en chiffres
- Moyenne
- 7,97/ 20
- Écart-type
- 4,12
- Présents
- 3 582
- Coefficient
- 12
- Durée
- 4 h
- 1er quartile
- 4,7
- Médiane
- 7,1
- 3e quartile
- 10,5
Votre note sur 20 à ce sujet, en conditions de concours.
Source : document officiel du concours, épreuve du 27 juin 2020. Notes publiées par le concours (après harmonisation le cas échéant). Courbe : estimation par une loi normale.
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesDivisions sans vérifier la non-nullité · Symbole d'équivalence mal justifié · Vecteurs propres utilisés sans vérifier leur non-nullitéAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesLe sujet, long, a été largement abordé mais peu approfondi, avec une moyenne de 21,8 % du barème et un écart-type de 12,7 %. La sélection des meilleurs candidats s'est faite surtout sur le soin apporté aux réponses plutôt que sur le volume traité, la rigueur logique et les vérifications de non-nullité étant les principaux facteurs de discrimination.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Divisions sans vérifier la non-nullitéQ3, Q16, Q19
Aux questions Q3, Q16 et Q19, la plupart des candidats simplifient par des quantités abstraites sans justifier qu'elles sont non nulles.
« Attention aux divisions par zéro »
- 2Symbole d'équivalence mal justifiéQ2, Q3
L'écriture du symbole d'équivalence ne se fait que si les deux implications sont vérifiées, ce que moins de la moitié des candidats font avec soin.
« moins de la moitié des candidats s'en préoccupent avec soin »
- 3Vecteurs propres utilisés sans vérifier leur non-nullitéQ19, Q27, Q29
La notion de vecteur propre comporte une exigence de non-nullité, étonnamment peu vérifiée par les candidats alors qu'elle est indispensable pour conclure.
« La notion de vecteur propre comporte une exigence de non-nullité, qui est étonnamment peu vérifiée par les candidats »
- 4Confusion inclusion et appartenance
Le jury relève de nombreuses confusions entre le symbole d'inclusion et le symbole d'appartenance, et inversement.
« On voit beaucoup le symbole d'inclusion à la place du symbole d'appartenance »
- 5Hypothèses non vérifiées avant d'invoquer un résultatQ4, Q28
Comme en Q4, il ne faut pas négliger la moitié des hypothèses d'un résultat établi précédemment dans le sujet avant de l'invoquer.
« il ne faut pas négliger la moitié des hypothèses lorsqu'on invoque un résultat précédemment établi dans le sujet »
- 6Vocabulaire à bannir : clairement, trivialement, évidemmentQ1, Q13
Ces mots n'apportent rien au contenu mathématique et jouent en défaveur du candidat, surtout lorsqu'ils précèdent une erreur.
« bannir de leur vocabulaire des mots comme « clairement », « trivialement », « évidemment »
Ce qui a été bien réussi
- Les parties I et II ont été abordées par la quasi-totalité des candidats (plus de 99 %).
- La notion de matrice symplectique, pourtant nouvelle, a été plutôt bien prise en charge par les candidats.
- La question 7 sur l'application linéaire, très accessible, a été globalement bien traitée.
Conseils du jury
- Toujours vérifier et justifier la non-nullité d'une quantité avant de diviser ou de simplifier par elle.
- Ne pas se précipiter : il vaut mieux traiter moins de questions avec rigueur que beaucoup de manière incomplète.
- Déclarer systématiquement les variables utilisées avant de les manipuler.
- Utiliser la calculatrice pour les questions numériques, y compris pour déterminer valeurs et vecteurs propres.
- Vérifier la totalité des hypothèses d'un résultat avant de l'invoquer.
- Soigner la rédaction et la présentation de la copie, qui influencent l'impression du correcteur.
Synthèse rédigée par WikiPrépa à partir du rapport officiel du jury (à télécharger en PDF). Les citations sont extraites du rapport.
Ces sujets peuvent vous intéresser
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

Étude de certaines matrices symplectiques
Vocabulaire et notations
Si
On dit qu'une matrice
Soit
On note
On munit
Si
I Cas des matrices de taille
2 × 2
Dans la suite de cette partie,
Q 2. Montrer qu'une matrice de taille
Q 3. Soit
Q 5. Soit
Q 6. Déterminer les matrices de taille
II Cas des matrices symplectiques et orthogonales
Q 7.
Q 8. En calculant de deux manières
Q 9. Pour tout
Q 11. Montrer que pour tout
Q 12. Si
Q 13. Soit
Q 15. Sous les mêmes hypothèses, montrer que, pour tout
III Quelques généralités sur les matrices symplectiques
Q 17. Montrer que l'inverse d'une matrice symplectique est une matrice symplectique.
Q 18. Montrer que le produit de deux matrices symplectiques est une matrice symplectique. L'ensemble
IV Réduction des matrices symétriques et symplectiques
IV.A - Propriété
Q 19. Montrer que si
Q 20. Soit
Q 23. Qu'en est-il pour
Q 24. Démontrer la propriété annoncée au début de la partie.
IV.B - Mise en application sur un exemple
Q 26. Construire une matrice orthogonale et symplectique
V Étude du cas des matrices antisymétriques
V.A - Un peu de théorie
Q 27. Montrer l'égalité
Q 28. Montrer qu'il existe
Q 30. Dans cette question et dans la suite, on note
Q 31. Montrer que toutes les valeurs propres de
Q 32. Justifier que si
Q 33. Montrer que
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
V.
B - Mise en application
Q 36. Déterminer un réel
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet Mathématiques 1 Centrale PC 2020 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet Mathématiques 1 Centrale PC 2020 ?
Le sujet porte sur la réduction des endomorphismes, les matrices orthogonales et les espaces euclidiens, à travers l'étude des matrices symplectiques.
Quelle est la moyenne au sujet Mathématiques 1 Centrale PC 2020 ?
La moyenne constatée sur 3517 copies est de 21,8 % du barème, avec un écart-type de 12,7 %, ce qui en fait un sujet long.
Quelles erreurs le jury a-t-il le plus relevées sur Mathématiques 1 Centrale PC 2020 ?
Des divisions sans vérifier la non-nullité, un maniement imprécis des équivalences, et des vecteurs propres utilisés sans vérifier qu'ils sont non nuls.
Le sujet Mathématiques 1 Centrale PC 2020 sur les matrices symplectiques est-il difficile ?
Oui, le rapport le qualifie explicitement de long et la moyenne n'est que de 21,8 % du barème, même s'il a bien discriminé les candidats.
Pas de description pour le moment
