Centrale Mathématiques 2 PC 2006Sujet, corrigé et rapport du jury
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DifficileAlternative de Poncelet : tangentes à une ellipse inscrite dans un cercle, correspondances algébriques et existence de 4-cyclesAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
DifficileLe problème de mathématiques 2, Centrale PC 2006, étudie des suites de tangentes à une ellipse portées par des bipoints successifs de points d'un cercle qui la contient, c'est-à-dire l'alternative de Poncelet sur les « 4-cycles ». Il commence par un exemple pratique de paramétrage rationnel du cercle, introduit ensuite les correspondances algébriques entre deux points du cercle, puis étudie l'existence de 4-cycles pour une 2-correspondance générale à l'aide de familles de polynômes.
- 1Partie I : un exemple pratiqueÉtude d'une ellipse et d'un cercle donnés, positions relatives et tangence, paramétrage rationnel du cercle par la tangente de l'arc moitié, puis construction géométrique d'un triangle inscrit dans le cercle dont les côtés sont tangents à l'ellipse.
- 2Partie II : correspondances algébriquesDéfinition des 1-correspondances et 2-correspondances entre deux points paramétrés du cercle, avec des exemples liés à une droite passant par un point fixe ou à un second cercle.
- 3Partie III : l'alternative de PonceletÉtude de l'existence de paramètres formant un 4-cycle pour une 2-correspondance générale, à l'aide de familles de vecteurs et de polynômes liées ou libres et de déterminants associés.
Difficile. Le rapport indique que les candidats ont montré une certaine maladresse dans les raisonnements, imputable au caractère déstabilisant de questions de géométrie plane peu familières même lorsqu'elles restent élémentaires, tandis que seuls certains candidats à la maîtrise solide ont obtenu de très bons résultats sur ce sujet s'éloignant du cœur du programme.
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesPositions relatives du cercle et de l'ellipse mal justifiées · Tangence d'une droite à une ellipse admise sans démonstration · Paramétrage rationnel du cercle mal appliqué en pratiqueAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesLe sujet portait sur une géométrie plane élémentaire mais peu familière aux candidats, ce qui a généré une certaine maladresse dans les raisonnements. À l'inverse, certains candidats à la maîtrise solide des méthodes mathématiques ont obtenu de très bons résultats sur ce sujet s'éloignant du cœur du programme que constituent l'analyse fonctionnelle et l'algèbre linéaire. Le jury pointe plusieurs lacunes sur lesquelles un travail spécifique semble nécessaire en cours de deuxième année.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Positions relatives du cercle et de l'ellipse mal justifiéesI.B
Peu d'étudiants savent interpréter le fait que la différence des polynômes définissant deux courbes fermées reste de signe constant ; beaucoup se contentent de dire que le cercle est « au-dessus » de l'ellipse, sans réelle justification.
« beaucoup disent seulement ici que le cercle est « au-dessus » de l’ellipse »
- 2Tangence d'une droite à une ellipse admise sans démonstrationI.C.1
Peu de candidats aperçoivent la philosophie de cette question, qui demandait justement de démontrer qu'une droite ne rencontrant une ellipse qu'en un seul point lui est tangente, et non de l'admettre.
« admettant sans démonstration qu’une droite ne rencontrant une ellipse qu’en un point lui est tangente »
- 3Paramétrage rationnel du cercle mal appliqué en pratiqueI.D
Si le paramétrage rationnel du cercle est assez bien connu en théorie, son application pratique laisse à désirer : de nombreux candidats ne représentent qu'un demi-cercle au lieu du cercle entier.
« nous avons vu beaucoup de demi-cercles »
- 4Méthode générale appliquée sans discernementI.E
Les candidats appliquent un peu trop vite la méthode générale consistant à chercher l'équation d'une droite passant par deux points, alors qu'il suffisait ici de montrer que les deux points satisfont l'équation déjà proposée.
« il suffisait ici de montrer que les deux points satisfont l’équation proposée »
- 5Cas dégénéré non vérifiéII.A
Le fait que deux quantités ne soient pas simultanément nulles n'a pas souvent été vérifié par les candidats, révélant un manque d'attention aux cas « vides » ou « dégénérés » des notions introduites.
« Le fait que v1 et v2 ne soient pas en l’occurrence nuls simultanément n’a pas souvent été vérifié »
- 6Erreurs de calcul, notamment de signeIII.C.1
Cette question a produit de nombreuses erreurs de calcul chez les candidats, en particulier des erreurs de signe.
« Cette question a produit beaucoup d’erreurs de calcul (erreurs de signe, notamment) »
Ce qui a été bien réussi
- Le traitement de l'équation de la partie I.A est généralement bien connu.
- La vision géométrique du cas des autres coniques (question I.C.2) est généralement bonne.
- Le paramétrage rationnel du cercle par la tangente de l'arc moitié (question I.D) paraît assez bien connu.
- Quelques candidats montrent une solide intuition « linéaire » et réussissent la question III.B.4.a.
Conseils du jury
- S'entraîner à la géométrie plane élémentaire (coniques, tangentes, paramétrages), moins familière que l'analyse ou l'algèbre linéaire du cœur du programme.
- Justifier réellement les affirmations géométriques plutôt que de les énoncer comme évidentes (par exemple une position relative de courbes).
- Vérifier systématiquement les cas particuliers, vides ou dégénérés, avant d'appliquer une propriété générale.
- Choisir la méthode la plus économe pour une question donnée plutôt que d'appliquer mécaniquement une méthode générale plus lourde.
- Soigner la rigueur sur les questions a priori faciles, où les erreurs de signe et de calcul sont fréquentes.
Synthèse rédigée par WikiPrépa à partir du rapport officiel du jury (à télécharger en PDF). Les citations sont extraites du rapport.
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MATHÉMATIQUES II
Dans tout le problème, on désigne par
Partie I - Un exemple pratique
I.A - Montrer que (
I.B - Étudier le signe de l'expression
I.C -
I.C.2) En se ramenant à la question précédente, montrer que, si dans
I.C.3) Montrer que les droites d'équation
Filière PC
I.E - Soit
I.F -
Si
I.F.2)
I.F.3) En utilisant les questions qui précèdent, montrer que, si un point
I.G - Récapituler les résultats de cette partie à l'aide d'une figure.
Partie II - Correspondances algébriques
On lui associe la relation
II.A - Exemple de 1 - correspondance
II.B - Exemple de 2 - correspondance
II.B.2) En déduire que, si
II.C - Si
Partie III - L'alternative de Poncelet
III.A - Comment interpréter géométriquement un 4-cycle dans le cas où
III.B -
III.B.2) Soit
III.B.3) Caractériser à l'aide de
III.B.4)
a) On suppose, jusqu'à la fin de ce III.B, que
Établir alors le résultat suivant, vrai sauf pour des valeurs particulières de
III.C - On considère une 2-correspondance de la forme
III.C.1) Écrire
Exemple 1. Lorsque
Exemple 2. On considère, pour ce seul exemple, deux réels
III.C.2)
III.C.3)
a) On pose
b) Montrer qu'il existe alors un intervalle ouvert non vide
c) En conclure que si la famille
d) Si la famille
III.C.4)
a) Dans le cas de l'exemple de II.B, montrer que l'hypothèse du III.B.4-a) quant au rang de
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte l'épreuve de mathématiques 2 Centrale PC 2006 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte l'épreuve de mathématiques 2 Centrale PC 2006 ?
Le sujet porte sur la géométrie des coniques (ellipse et cercle), le paramétrage rationnel d'une courbe, les familles libres et liées de vecteurs et de polynômes, et l'alternative de Poncelet sur les 4-cycles de tangentes.
Quelle est la moyenne à l'épreuve de mathématiques 2 Centrale PC 2006 ?
Le rapport ne communique aucune moyenne ni écart-type chiffrés pour cette épreuve.
Quelles erreurs le jury a-t-il le plus relevées à cette épreuve de mathématiques 2 Centrale PC 2006 ?
Le jury relève des positions relatives de courbes mal justifiées, une tangence admise sans démonstration là où elle était demandée, un paramétrage du cercle mal appliqué en pratique, des cas dégénérés non vérifiés et de nombreuses erreurs de calcul et de signe.
Cette épreuve de mathématiques 2 Centrale PC 2006 est-elle difficile ?
Le rapport la juge déstabilisante pour la majorité des candidats, la géométrie plane élémentaire étant peu familière, même si quelques candidats à la maîtrise solide ont obtenu de très bons résultats sur ce sujet éloigné du cœur du programme.
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