E3A Mathématiques B MP 2014Sujet et corrigé
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Trois exercices indépendants : endomorphismes de carré nul, développement asymptotique d'une intégrale à paramètre, conique et racines de l'unitéAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
Le premier exercice étudie les propriétés du noyau et de l'image d'endomorphismes vérifiant u carré égal à zéro puis leur commutation. Le deuxième exercice établit un développement asymptotique d'une suite d'intégrales à paramètre à l'aide du théorème de convergence dominée. Le troisième exercice étudie une conique du plan complexe et relie ses points d'intersection avec le cercle unité aux racines septièmes de l'unité.
- 1Exercice I : endomorphismes vérifiant u² = 0On étudie l'inclusion de l'image dans le noyau pour un endomorphisme de carré nul, le cas de la dimension 2, puis une généralisation à une famille d'endomorphismes de carré nul deux à deux commutants.
- 2Exercice II : étude asymptotique d'une suite d'intégralesOn étudie la convergence simple d'une suite de fonctions puis on établit, par intégrations par parties successives, un développement asymptotique de la suite des intégrales associées.
- 3Exercice III : une conique et les racines septièmes de l'unitéOn étudie une conique du plan identifié à C, on détermine ses points d'intersection avec le cercle unité et on montre qu'ils correspondent aux racines primitives septièmes de l'unité groupées par un automorphisme de Frobenius.
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CONCOURS ARTS ET MÉTIERS ParisTech - ESTP - POLYTECH
Épreuve de Mathématiques B MP
Durée 3 h
L'usage de calculatrices est interdit.
AVERTISSEMENT
Exercice I
Soit
Pour tout endomorphisme
- Question de cours : Soient
u etv deux endomorphismes qui commutent. Démontrer queKer(u) etIm(u) sont stables parv .
2. Démontrer que
3. Quelle inégalité obtient-on ainsi sur le rang de
4. On suppose ici que
(a) Démontrer qu'il existe une droite
(b) Soit
i. Démontrer que
ii. Démontrer que
(c) Soient
5. On revient au cas général. Soit
(a) Démontrer que, pour tout entier
(b) En déduire que, pour tout entier
(c) Dans le cas où
6. On suppose
(a) Démontrer que
(b) On suppose de plus
Exercice II
- Questions de cours : Enoncer précisément le théorème de convergence dominée.
- Soit
n un entier naturel. On considère la fonction de la variable réellex définie parf_n(x) = (x^n)/(√(1 + x)) .
(a) Etablir le tableau de variation def_n sur l'intervalle[0, 1] .
(b) Représenter sur un même graphique les graphes des fonctionsf_0, f_1 etf_2 . - Démontrer que la suite
(f_n)_(n ∈ ℕ) converge simplement sur[0, 1] vers une fonctionf que l'on explicitera. La suite(f_n)_(n ∈ ℕ) converge-t'elle uniformément versf sur[0, 1] ?
- Démontrer que la suite
(u_n)_(n ∈ ℕ) est une suite monotone (on précisera le sens de monotonie) qui converge vers 0. - Démontrer que
- En déduire un équivalent pour la suite
(u_n)_(n ∈ ℕ) . - Déterminer des nombres réels
α_1, α_2 etα_3 tels que :
- En déduire des nombres réels
α etβ qu'on explicitera tels que la suite (u_n ) admette un développement de la forme :
- Soit
g une fonction de classeC^∞ sur l'intervalle[0, 1] . On introduit la suite(v_n)_(n ∈ ℕ) définie par :
10. Soit
Exercice III
On identifiera le plan euclidien
Soit
Soit
- Quelle est la nature de la conique
C ? - Préciser les axes de la conique
C . - Représenter graphiquement la conique
C pour les valeurs particulièresa = b = 1 . - Justifier que le point
(− a + ib)/2 est centre de symétrie de la coniqueC . - Expliciter (en fonction de
p ) des nombres complexesα_1, α_2, β_1, β_2 tels que pour tout nombre complexez , on ait l'équivalence :
- A quelle condition le point
p est-il un point de la coniqueC ?
On suppose
7. Donner un polynôme de degré 2 dont les racines sont
8. Démontrer que
9. En déduire que :
- soit
(ω + ω^2 + ω^4) = p et(ω^(− 1) + ω^(− 2) + ω^(− 4)) = q , - soit
(ω + ω^2 + ω^4) = q et(ω^(− 1) + ω^(− 2) + ω^(− 4)) = p .
- On admet que
cos((4π)/7) ≥ − 1/2 et quesin((2π)/7) + sin((4π)/7) + sin((8π)/7) > 0 . Démontrer que(ω + ω^2 + ω^4) = p et(ω^(− 1) + ω^(− 2) + ω^(− 4)) = q . - Démontrer que
ω, ω^2, ω^4 sont les trois racines du polynômeX^3 − pX^2 + qX − 1 . - Déterminer un polynôme de degré 4 dont les racines sont
1, ω, ω^2, ω^4 . - En déduire que
1, ω, ω^2, ω^4 sont exactement les points d'intersection de la coniqueC avec le cercle de centre 0 et de rayon 1 . - On note
σ la symétrie orthogonale d'axe0x du plan euclidienP .
(a) Quelle est l'image du point d'affixep ?
(b) Représenter sur une même figure le cercle de centre 0 et de rayon1, C , ainsi queσ(C) .
(c) SoitE l'intersection du cercle de centre 0 et de rayon 1 et deC ∪ σ(C) . DécrireE .
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte ce sujet de maths B MP Arts et Métiers / ESTP / Polytech 2014 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte ce sujet de maths B MP Arts et Métiers / ESTP / Polytech 2014 ?
Il porte sur l'algèbre linéaire (endomorphismes, noyau, image), l'analyse (convergence dominée, développements asymptotiques d'intégrales) et les nombres complexes (coniques, racines de l'unité).
Quelles parties sont indépendantes dans ce sujet ?
Les trois exercices sont indépendants les uns des autres et peuvent être traités dans n'importe quel ordre.
Quels résultats de cours faut-il connaître pour ce sujet ?
Le théorème du rang et la décomposition en somme directe pour l'exercice I, le théorème de convergence dominée pour l'exercice II, et la résolution d'équations sur les racines de l'unité pour l'exercice III.
Ce sujet est-il faisable en première année ?
Certaines questions sur les nombres complexes et les endomorphismes sont accessibles en première année, mais le théorème de convergence dominée et les développements asymptotiques d'intégrales relèvent du programme de deuxième année.
Pas de description pour le moment
