Mines Mathématiques 1 PC 2014Sujet, corrigé et rapport du jury
Somme de projecteurs
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Difficulté moyenneSomme de projecteurs : caractériser les endomorphismes sommes finies de projecteursAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
Difficulté moyenneLe problème caractérise les endomorphismes d'un espace réel de dimension finie qui s'écrivent comme somme finie de projecteurs. La partie 1 établit des conditions nécessaires (trace entière et supérieure au rang). Les parties 2 et 3 montrent, pour un endomorphisme qui n'est pas une homothétie, l'existence d'une base où la diagonale est prescrite, et la partie 4 en déduit que les conditions sont suffisantes.
- 1Partie 1 : traces et projecteursPropriétés de la trace, décomposition associée à un projecteur, égalité entre rang et trace d'un projecteur et conditions nécessaires sur une somme de projecteurs (questions 1 à 7).
- 2Partie 2 : projecteurs de rang 1Lemme technique écrit matriciellement dans une base adaptée à un projecteur de rang 1 (questions 8 à 10).
- 3Partie 3 : endomorphismes différents d'une homothétieCaractérisation des homothéties, base à diagonale nulle quand la trace est nulle, puis base à diagonale prescrite par récurrence sur la dimension (questions 11 à 16).
- 4Partie 4 : décomposition en somme de projecteursRéduction à une forme par blocs puis écriture de l'endomorphisme comme somme finie de projecteurs (questions 17 à 20).
Difficulté moyenne. Le rapport juge le sujet de longueur raisonnable, avec une première partie proche du cours, mais les questions 13 et 14 ont reçu très peu de réponses satisfaisantes.
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesPropriétés de la trace malmenées · Erreurs de logique dans les questions proches du cours · Dimension d'une somme et rangAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesLe sujet, de longueur raisonnable, s'appuyait surtout sur les bases de l'algèbre linéaire et a permis un bon étalement des notes ; les meilleurs l'ont presque terminé. Les correcteurs ont été surpris par le nombre de copies quasiment vides et par des confusions de notions surprenantes après deux années de préparation. Seules les questions 1 à 18 ont été traitées par un nombre conséquent de candidats.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Propriétés de la trace malmenéesQuestions 1 et 2
Certains affirment que la trace d'un produit est le produit des traces ; d'autres admettent l'invariance par similitude au lieu de la déduire de la question 1.
« Certains, cependant, se bornent à affirmer que deux matrices semblables ont même trace. »
- 2Erreurs de logique dans les questions proches du coursQuestion 5
Oubli des réciproques et équivalences non justifiées dans des raisonnements par double inclusion.
« oubli des réciproques, ou équivalences non justifiées »
- 3Dimension d'une somme et rangQuestions 6 et 7
La réunion de deux bases n'est pas en général une base de la somme, le rang n'est pas additif et l'image d'une somme n'est pas la somme des images.
- 4Calcul par blocs mal maîtriséQuestions 8 à 10
Le problème demandait d'être à l'aise avec le produit matriciel et les blocs, en précisant clairement la base utilisée.
« Ces derniers semblent peu familiers à la majorité des candidats. »
- 5Fausse contrapositionQuestion 11
Dans la caractérisation des homothéties, une contraposée erronée rend le résultat faussement évident.
« On note une erreur de logique récurrente : fausse contraposition, qui rend le résultat évident. »
- 6Récurrences mal rédigéesQuestions 13 et 16
L'hypothèse de récurrence doit être écrite, l'initialisation faite et le passage d'un rang au suivant clair ; invoquer l'invariance de la trace ne suffit pas.
« l'hypothèse est rarement écrite, l'initialisation est souvent absente »
Ce qui a été bien réussi
- Les questions de cours 1 à 3 sont traitées par la majorité des candidats.
- La question 5 a été assez souvent bien traitée.
- La question 15, facile, a souvent été bien réussie, y compris dans des copies plutôt faibles.
- Les meilleurs candidats ont quasiment terminé le sujet.
Conseils du jury
- Travailler le cours en profondeur : définitions, énoncés des théorèmes et démonstrations des résultats principaux.
- Rédiger avec soin les premières questions, faciles, pour convaincre le correcteur de sa solidité.
- S'entraîner au produit matriciel et au calcul par blocs.
- Ne pas masquer une incompréhension par un discours flou ou un passage en force, ce qui est lourdement pénalisé.
- Rédiger de façon claire et concise et encadrer les résultats.
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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PREMIÈRE ÉPREUVE DE MATHÉMATIQUES
Somme de projecteurs
Notations
On note
On dit que
On appelle projecteur un endomorphisme P de
1 Traces et projecteurs
Question 2 Montrer que la trace de la matrice
Question 4 En déduire que
On pose
Question 5 Montrer que
Question 7 Montrer que si l'endomorphisme S est une somme finie de projecteurs
2 Projecteurs de rang 1
Question 8 Démontrer qu'il existe
Soit
Question 10 Montrer que si
3 Endomorphismes différents d'une homothétie
Question 11 Démontrer qu'il existe un vecteur
Question 12 Montrer qu'il existe une base
Question 14 En dimension
4 Décomposition en somme de projecteurs
Supposons tout d'abord que
Question 18 A l'aide de la question 16 montrer qu'il existe une base
On suppose maintenant que
Fin de l'épreuve
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de maths 1 PC Mines-Ponts 2014 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de maths 1 PC Mines-Ponts 2014 ?
Le sujet repose essentiellement sur les bases de l'algèbre linéaire : trace, projecteurs, sommes directes, rang, matrices d'un endomorphisme et calcul par blocs. Quelques rares questions pouvaient utiliser la réduction des endomorphismes.
Quelles erreurs le jury a-t-il relevées en maths 1 PC Mines 2014 ?
Le jury cite des propriétés fausses de la trace, des erreurs de logique (réciproques oubliées, fausse contraposition), des confusions sur le rang et la dimension d'une somme, une mauvaise maîtrise du calcul par blocs et des récurrences mal rédigées.
Le sujet de maths 1 PC Mines 2014 est-il long ?
Le jury le juge de longueur raisonnable et les meilleurs candidats l'ont presque terminé. La première partie, faite de questions de cours ou très proches du cours, assurait une bonne progressivité.
La question 11 de maths 1 PC Mines 2014 est-elle au programme ?
Le rapport précise que la caractérisation des homothéties demandée n'est pas un résultat du programme, même si elle a sans doute été traitée dans de nombreuses classes. Elle a eu peu de succès.
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