X ENS Mathématiques B MP 2015Sujet, corrigé et rapport du jury
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DifficileAutour de la fonction Gamma : formule de Stirling précisée, série divergente, densité des polynômes trigonométriques et dynamique sur le toreAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
DifficileLe sujet part de la fonction Gamma pour établir une formule de Stirling à deux termes, puis montre qu'une série de rayon nul donne une bonne approximation d'une intégrale. Il prouve ensuite la densité des polynômes trigonométriques en deux variables dans les fonctions continues doublement périodiques, et se termine par l'étude qualitative des trajectoires d'une équation différentielle sur le tore. Les quatre parties sont largement indépendantes et l'énoncé fournit de nombreux résultats intermédiaires.
- 1Partie I : formule de Stirling préciséePremières propriétés de Gamma, développement asymptotique d'une intégrale de type Laplace, étude de s - ln(1 + s) et de ses réciproques, puis synthèse vers le développement de Gamma à deux termes.
- 2Partie II : une série divergente utileÉtude d'une intégrale sur [1, +∞[ par intégrations par parties successives et contrôle du reste inspiré de la démonstration du critère des séries alternées.
- 3Partie III : densité des polynômes trigonométriquesApproximation uniforme des fonctions continues 1-périodiques en deux variables en passant par les fonctions à variables séparées.
- 4Partie IV : trajectoires d'une équation différentielle sur le toreComportement de F(t) selon que les composantes de ω sont en rapport rationnel ou non, puis développement asymptotique uniforme de la trajectoire.
Difficile. La moyenne est de 7,08 sur 20 et le jury juge inquiétant le faible nombre de copies à 16 ou plus ; même le peloton de tête n'a traité qu'environ 70 % du sujet.
L'épreuve en chiffres
Moyenne 7,08 / 20 · écart-type 3,47 · 1 501 copies · où vous situez-vous ?Afficher ou masquer la section
L'épreuve en chiffres
- Moyenne
- 7,08/ 20
- Écart-type
- 3,47
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- 1 501
Votre note sur 20 à ce sujet, en conditions de concours.
Source : rapport du jury. Notes publiées par le concours (après harmonisation le cas échéant). Courbe : estimation par une loi normale.
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesPremière question traitée à moitié · Intégration des relations de comparaison mal maîtrisée · Étude de fonction incomplèteAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesLe sujet guidait pas à pas et mobilisait les notions standard d'analyse, mais les résultats sont faibles. Beaucoup de candidats ont perdu des points sur des questions élémentaires (questions 1 à 3c), y compris parmi les meilleurs. Les parties II et III ont été les plus discriminantes et la partie IV n'a presque jamais été abordée sérieusement.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Première question traitée à moitiéQ1a
Environ 30 % des candidats n'ont pas eu tous les points de la question 1, souvent pour avoir oublié l'un des trois points demandés. Dans la justification de convergence, e^(-t) t^a n'est pas équivalent à e^(-t).
- 2Intégration des relations de comparaison mal maîtriséeQ2a, Q2c
Le développement de f en 0 ne renseigne pas sur l'intégrale loin de 0, et la continuité d'une fonction ne donne pas sa limite. En 2c, il faut ordonner les quantificateurs : ε, puis δ, puis le contrôle du reste.
« les correcteurs constatent que les théorèmes d’intégration des petits o ne sont pas compris »
- 3Étude de fonction incomplèteQ3a
Le graphe demandé doit être tracé ; asymptote et direction asymptotique sont confondues ; la monotonie seule ne donne pas une bijection sans la continuité, et la régularité doit être précisée avant de dériver.
- 4Composition et dérivation des développements limitésQ3c
Le résultat étant donné, un calcul effectif de chaque coefficient est attendu. Le développement de la dérivée a presque toujours été obtenu de façon fantaisiste ; cette question pesait 8 % du barème.
« Les candidats ignorent qu’il est en général interdit de dériver terme à terme un développement limité »
- 5Critère des séries alternées appliqué à tortQ7
Le théorème ne s'applique pas ici : il faut reprendre l'idée de sa démonstration tant que |r_N(x)| décroît. Seuls 8 % des candidats réussissent la question.
« On ne peut pas appliquer le théorème des séries alternées. »
- 6Rédaction des approximations de la partie IIIQ8 à Q10b
Approcher f(x)g(y) exige une décomposition explicite de l'écart ; la périodicité ne suffit pas sans la continuité ; un barycentre est une combinaison linéaire de coefficients de somme 1.
Ce qui a été bien réussi
- Le changement de variable de la question 1b a été trouvé par 70 % des candidats.
- Le développement en série de ln(1 + s) et son rayon de convergence (question 3b) sont connus de 85 % des candidats.
- La question de synthèse 11 est bien traitée par ceux qui l'abordent.
Conseils du jury
- Maîtriser les questions de base avant d'avancer dans le sujet.
- Vérifier explicitement toutes les hypothèses d'un résultat avant de l'appliquer, comme en question 3e.
- Quand le résultat est donné, écrire un calcul complet et annoncer par une phrase les changements de variable utilisés.
- Faire un dessin lorsque l'énoncé y invite.
- Consacrer son temps à améliorer les parties II et III plutôt qu'à commencer la partie IV ou à chercher des points de grappillage.
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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ÉCOLE POLYTECHNIQUE
COMPOSITION DE MATHÉMATIQUES - B - (X)
Les quatre parties sont largement indépendantes les unes des autres.
Première partie
2. On considère dans cette question une fonction
(a) il existe un entier
(b) il existe un entier
- On rappelle que la fonction
φ a été définie à la question1b .
- une bijection
φ_− : ] − 1, 0[ → ]0, + ∞[ , - une bijection
φ_+ : ]0, + ∞[ → ]0, + ∞[ .
Deuxième partie
4. Montrer que
-
Montrer que, pour toutN ⩾ 1 et toutx > 0, F(x) = S_N(x) + R_N(x) .
Troisième partie
8. Montrer que l'ensemble des polynômes trigonométriques en deux variables est dense dans
- Montrer que
ψ_(j, k) ∈ 𝒞_(per)(ℝ) . - On se donne
f ∈ 𝒞_(per)(ℝ^2) etj ⩾ 2 un entier, et on pose
11. Conclure que l'ensemble des polynômes trigonométriques en deux variables est dense dans
Quatrième partie
On suppose dans toute la suite que
12. Déterminer l'unique solution
- Montrer que, si
ω est résonnant, il existe une fonctionf pour laquelleF(t) = t . - Supposons que
ω n'est pas résonnant.
15. On suppose désormais
Questions fréquentes
4 questionsSur quoi porte le sujet de maths B X ENS MP 2015 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quoi porte le sujet de maths B X ENS MP 2015 ?
Sur la fonction Gamma : formule de Stirling à deux termes, approximation d'une intégrale par une série divergente, densité des polynômes trigonométriques en deux variables et trajectoires d'une équation différentielle sur le tore.
Quelle est la moyenne de l'épreuve de maths B MP 2015 à l'X ?
La note moyenne est de 7,08 sur 20 avec un écart-type de 3,47, sur 1501 copies.
Quelles erreurs le jury a-t-il relevées en maths B X MP 2015 ?
Une mauvaise compréhension de l'intégration des petits o, des études de fonction incomplètes, des développements limités dérivés terme à terme sans justification et l'application abusive du critère des séries alternées.
Combien de points rapportaient les premières questions du sujet X maths B 2015 ?
Selon le jury, traiter correctement tout le sujet jusqu'à la question 3c donnait 10,2 points sur 20, et les parties I et II entières assuraient plus de 16. Les questions 1 à 3c plus la partie III rapportaient 14,8 points.
Pas de description pour le moment
