Mines Mathématiques 1 MP 2002Sujet, corrigé et rapport du jury
Téléchargements
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
L'énoncé complet, avec les formules et les figures, sans ouvrir le PDF.
A 2002 Math MP 1
ÉCOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSÉES. ÉCOLES NATIONALES SUPÉRIEURES DE L'AÉRONAUTIQUE ET DE L'ESPACE, DE TECHNIQUES AVANCÉES, DES TÉLÉCOMMUNICATIONS, DES MINES DE PARIS, DES MINES DE SAINT-ÉTIENNE, DES MINES DE NANCY, DES TÉLÉCOMMUNICATIONS DE BRETAGNE. ÉCOLE POLYTECHNIQUE (Filière TSI).
CONCOURS D'ADMISSION 2002
ÉPREUVE DE MATHÉMATIQUES PREMIÈRE ÉPREUVE
ÉPREUVE DE MATHÉMATIQUES PREMIÈRE ÉPREUVE
Filière MP
(Durée de l'épreuve : 3 heures)
(L'usage d'ordinateur ou de calculette est interdit).
Sujet mis à la disposition des concours :
Cycle International, ENSTIM, ENSAE (Statistique), INT, TPE-EIVP.
Les candidats sont priés de mentionner de façon apparente sur la première page de la copie :
MATHÉMATIQUES 1-Filière MP.
Cet énoncé comporte 5 pages de texte.
Si, au cours de l'épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d'énoncé, il le signale sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu'il est amené à prendre.
(Durée de l'épreuve : 3 heures)
(L'usage d'ordinateur ou de calculette est interdit).
Sujet mis à la disposition des concours :
Cycle International, ENSTIM, ENSAE (Statistique), INT, TPE-EIVP.
Les candidats sont priés de mentionner de façon apparente sur la première page de la copie :
MATHÉMATIQUES 1-Filière MP.
Cet énoncé comporte 5 pages de texte.
Si, au cours de l'épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d'énoncé, il le signale sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu'il est amené à prendre.
Soit
(B_n)_(n ∈ N) la suite des réels définis par les relations suivantes:
B_0 = 1, B_1 = 1 , pour tout entier naturel
n supérieur ou égal à
1, B_(n + 1) = ∑_(p = 0)^n C_n^p B_p .
Les réelsC_n^p sont les coefficients du binôme ; le nombre réel
C_n^p , noté aussi
(n/p) , est égal au cardinal de l'ensemble des parties ayant
p éléments d'un ensemble ayant
n éléments.
Les réels
PREMIÈRE PARTIE
I-1. Fonction
E :
SoitE la fonction définie sur la droite réelle
R par la relation suivante :
Soit
a. Démontrer que la fonction
E est développable en série entière sur la droite réelle
R .
b. Étant donné un entier natureln , soit
A_n le réel égal à la valeur de la dérivée
n -ième de la fonction
E en 0 :
b. Étant donné un entier naturel
Démontrer, en admettant les conventions habituelles
0^0 = 0! = 1 , la relation suivante :
c. Établir, pour tout entier naturel
n(n ≥ 0) , une relation de récurrence exprimant
A_(n + 1) en fonction de
A_0, A_1, …, A_n .
En déduire l'expression suivante du réel
B_n en fonction de
A_n :
I-2. Comparaison de sommes infinies :
Soit
(u_n)_(n ≥ 1) une suite de réels strictement positifs (
u_n > 0 ); on suppose que, pour tout entier naturel
n , la série de terme général
u_k k^n, k = 1, 2, … , est convergente. Soit
U_n sa somme :
a. Démontrer que, pour tout entier
p donné supérieur ou égal à
1(p ≥ 1) , lorsque l'entier
n croît vers l'infini, le réel
U_n est équivalent au reste d'ordre
p de la série défini par la relation :
R_(p, n) = ∑_(k = p)^∞u_k k^n ; c'est-à-dire :
b. Étant données deux suites
(u_n)_(n ≥ 1) et
(v_n)_(n ≥ 1) de réels strictement positifs (
u_n > 0, v_n > 0 ), démontrer que, si les réels
u_n et
v_n sont équivalents lorsque l'entier
n croît vers l'infini (
u_n ∼ v_n ), les deux suites de réels
U_n, n = 1, 2, … et
V_n, n = 1, 2, … définis par les relations suivantes :
sont équivalentes, lorsque l'entier
n croît vers l'infini :
I-3 Fonction
f_n :
Étant donné un entier
n strictement positif (
n ≥ 1 ), soit
f_n la fonction définie sur la droite réelle
R par la relation suivante :
Étant donné un entier
n strictement positif (
n ≥ 1 ), soit
s_k le réel défini par la relation suivante :
a. Étudier, pour un entier
n donné, la convergence de la série de terme général
s_k ,
k = 0, 1, 2, … ; soit
S_n la somme de cette série :
b. Démontrer, lorsque l'entier
n croît vers l'infini, l'équivalence suivante :
DEUXIÈME PARTIE
Étant donné un réel
λ strictement positif (
λ > 0 ), soit
Φ_λ la fonction définie sur la demi-droite ouverte
]0, ∞[ , par la relation suivante :
II-1.Étude de la fonction
Φ_λ :
a. Déterminer des équivalents de
Φ_λ(x) dans des voisinages de 0 et de l'infini.
b. Déterminer les variations de la fonctionΦ_λ sur la demi-droite ouverte
]0, ∞[ ; établir en particulier l'existence d'un réel
μ en lequel la fonction
Φ_λ atteint son maximum.
c. Soitφ la fonction qui, au réel
λ , associe le réel
μ . Démontrer que cette fonction
φ , définie sur la demi-droite
]0, ∞[ , est continûment dérivable.
b. Déterminer les variations de la fonction
c. Soit
Pour tous réels
x et
λ strictement positifs, la relation ci-dessous, dans laquelle le réel
μ est l'image par la fonction
φ du réel
λ(μ = φ(λ)) , est admise :
II-2. Maximum de la fonction
f_n :
a. Démontrer que, pour tout entier
n strictement positif, la fonction
f_n admet un maximum en un unique point
μ_n . Est-ce que la fonction
f_n est continûment dérivable sur la droite réelle
R ?
b. Établir les propriétés suivantes vérifiées par les réelsμ_n(n ≥ 1) :
i. En admettant les inégalités suivantes,
b. Établir les propriétés suivantes vérifiées par les réels
i. En admettant les inégalités suivantes,
démontrer que les réels
μ_n, n = 0, 1, 2, … vérifient les encadrements suivants :
ii. le réel
μ_n est négligeable devant l'entier
n lorsque l'entier
n croît vers l'infini :
iii. pour tout réel
α compris strictement entre 0 et 1 , le réel
n^α est négligeable devant
μ_n , lorsque l'entier
n croît vers l'infini :
TROISIÈME PARTIE
Étant donné un entier
n strictement positif (
n ≥ 1 ), soit
g_n la fonction définie sur la droite réelle
R par la relation suivante :
III-1. Propriétés de la fonction
g_n :
a. Vérifier, pour tout entier
n strictement positif et tout réel
x , la relation suivante :
b. Donner l'allure du graphe de la fonction
g_n .
c. Démontrer que la suite de fonctions(g_n)_(n ≥ 1) converge simplement vers une fonction
g ; expliciter cette fonction
g .
d. Démontrer qu'il existe un entiern_0 tel que, pour tout entier
n supérieur ou égal à
n_0 (
n ≥ n_0 ) et tout réel
x strictement supérieur à
− √n(x > − √n) , la fonction
g_n vérifie la majoration suivante :
c. Démontrer que la suite de fonctions
d. Démontrer qu'il existe un entier
III-2 : Une majoration de la fonction
g_n :
a. Soit
u la fonction définie par la relation suivante :
Démontrer que cette fonction se prolonge en une fonction dérivable sur la demi-droite ouverte
] − 1, ∞[ ; démontrer que cette fonction
u est décroissante sur cet intervalle. Préciser son signe.
b. En déduire que, pour tout entiern supérieur ou égal à l'entier
n_0 introduit à la question III-1.d, la fonction
g_n , définie sur la droite réelle, vérifie les majorations suivantes :
b. En déduire que, pour tout entier
QUATRIÈME PARTIE
Recherche d'un équivalent du réel
B_n lorsque l'entier
n croît indéfiniment.
IV-1. Intégrabilité de la fonction
g_n :
Démontrer que, pour tout entier
n strictement positif, la fonction
g_n est intégrable sur la droite réelle. Soit
I_n la valeur de son intégrale :
Démontrer que la suite de réels
(I_n)_(n ≥ 1) est convergente. Il est admis que la limite de cette suite est égale à
√(2π) .
IV-2. Un encadrement de la somme
S_n :
Étant donné un entiern strictement positif, d'après la question I-3.a, le réel
S_n est la somme de la série de terme général
f_n(k), k = 0, 1, 2, … .
Étant donné un entier
Déterminer des réels
K_n et
ε_n tels que la somme
S_n soit encadrée de la manière suivante au moyen de l'intégrale
I_n :
Les réels
K_n et
ε_n seront explicités en fonction de
n, μ_n et de la fonction
f_n . La suite
ε_n tend vers 0.
Indication : Soit
p l'entier égal à la partie entière du réel
μ_n ; cet entier est défini par les inégalités ci-dessous :
Déterminer des encadrements des deux sommes
S_n^′ et
S_n^(′′) définies par les relations suivantes :
IV-3. Un équivalent du réel
B_n :
Déduire des résultats précédents un équivalent du réelB_n lorsque l'entier
n croît vers l'infini.
Déduire des résultats précédents un équivalent du réel
FIN DU PROBLÈME
Pas de description pour le moment
