Mines Mathématiques 1 PSI 2010Sujet et rapport du jury
Théorème de la limite centrale
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Présentation du sujet
DifficileDémonstration d'une version allégée du théorème de la limite centraleAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
DifficileLe problème vise à démontrer une version allégée du théorème de la limite centrale, résultat bien connu en probabilités, en utilisant des outils d'analyse : intégrales généralisées, théorèmes de domination et majorations. Il s'appuie sur l'étude d'opérateurs de convolution appliqués à des suites de fonctions convergeant faiblement.
- 1Partie I : préliminairesÉtablir des propriétés de base sur les espaces de fonctions utilisés dans le problème.
- 2Partie II : une classe d'opérateurs sur C0(R)Étudier des opérateurs de convolution définis sur l'espace des fonctions continues tendant vers 0 en l'infini.
- 3Partie III : lois normalesÉtudier des propriétés des lois normales, dont l'espérance et la variance.
- 4Partie IV : convergence faible sur P(R)Établir progressivement le théorème de la limite centrale à l'aide de suites de fonctions convergeant faiblement.
Difficile. Le rapport qualifie l'ensemble des résultats obtenus de « un peu décevant », avec peu de très bonnes copies malgré un nombre significatif de bonnes copies.
Ce qu'a observé le jury
4 erreurs relevéesConfusion sur la convergence d'une intégrale à l'infini · Domination globale au lieu d'une domination locale · Justification par interversion des limites non démontréeAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
4 erreurs relevéesLe jury relève une très mauvaise interprétation par un grand nombre de candidats de la notion de convergence d'une intégrale à l'infini, ce qui conduit à un excès de mauvaises copies. Les résultats intermédiaires admis dans l'énoncé ont été mal exploités par de nombreux candidats.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Confusion sur la convergence d'une intégrale à l'infiniQ1
De nombreux candidats affirment par exemple qu'une fonction tendant vers 0 en l'infini est intégrable, ou qu'une fonction constante non nulle est intégrable sur R.
- 2Domination globale au lieu d'une domination localeQ12
La majorité des candidats se contentent d'une domination globale inexacte, alors qu'il fallait introduire une domination locale sur les segments.
- 3Justification par interversion des limites non démontréeQ14
Dire « par interversion des limites » n'est pas considéré comme une démonstration par le jury.
« Dire "par interversion des limites" n'est pas une démonstration »
- 4Méconnaissance des développements limités d'ordre 2Q17
Plusieurs candidats tentent de grappiller des points sur la première partie de la question 17 mais méconnaissent les développements limités d'ordre 2.
Ce qui a été bien réussi
- Les questions 4 et 5 sont dans l'ensemble traitées correctement.
- La récurrence de la question 7 est correctement présentée par la majorité des candidats.
- L'espérance et la variance de la question 8 sont souvent bien calculées.
Conseils du jury
- Analyser et résoudre par blocs les questions très comparables plutôt qu'une à une.
- Écrire en détail l'énoncé d'un théorème utilisé, ce qui guide la démarche.
- Toujours citer avec précision le numéro de la question d'un résultat antérieur utilisé.
- Éviter de donner un résultat sec ou de paraphraser l'énoncé sans démonstration.
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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L'énoncé complet, avec les formules et les figures, sans ouvrir le PDF.Afficher ou masquer la section
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PREMIÈRE ÉPREUVE DE MATHÉMATIQUES
Théorème de la Limite Centrale.
Notations
-
C_0(ℝ) , l'espace des fonctions continuesu deℝ dansℝ telles que
-
C_0^∞(ℝ) , l'espace des fonctions continues et de classeC^∞ (surℝ )u deℝ dansℝ telles que
-
P(ℝ) , l'espace des fonctions continues positives bornées deℝ dansℝ dont l'intégrale surℝ est égale à 1 .
On munitC_0(ℝ) de la norme de la convergence uniforme‖‖_∞ : plus précisément, pour toute fonctionu ∈ C_0(ℝ) , on pose
Théorème 1. (Fubini) Soit (
2] Les fonctions
Alors dans ce cas,
I. Préliminaires
Q1 Soient
Dans la suite, on notera
II. Une classe d'opérateurs sur
C_0(ℝ)
Q4 Soit
Q6 Soient
III. Lois normales
Q8 Pour tout réel
Q9 Soit
IV. Convergence faible sur
P(ℝ)
Q10 Soit
Q12 Soient
Q14 Soit
Q17 Soit
où
Q18 Démontrer que pour toute fonction
FIN DU PROBLÈME.
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de maths 1 PSI Mines 2010 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de maths 1 PSI Mines 2010 ?
Le sujet porte sur les intégrales généralisées, les théorèmes de convergence dominée, la convolution de fonctions et les lois normales, dans le cadre d'une démonstration du théorème de la limite centrale.
Le sujet de maths 1 PSI Mines 2010 est-il difficile ?
Le jury le décrit comme un sujet correctement échelonné mais dont les résultats obtenus par les candidats sont un peu décevants, en particulier à cause de la notion de convergence d'une intégrale à l'infini.
Quelles erreurs le jury a-t-il le plus relevées sur ce sujet de maths 1 PSI 2010 ?
Le jury signale surtout une mauvaise compréhension de la convergence des intégrales à l'infini, ainsi que l'usage de dominations globales incorrectes et de justifications non démontrées comme « par interversion des limites ».
Faut-il connaître le théorème de la limite centrale pour ce sujet de maths 1 PSI 2010 ?
Le sujet démontre lui-même une version allégée du théorème, il ne demande donc pas de le connaître au préalable, mais une bonne maîtrise des intégrales généralisées et des théorèmes de domination.
Pas de description pour le moment
