Polytechnique Mathématiques 1 MP 2007Sujet et corrigé
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X, mathématiques 1, MP 2007 : régularisation de fonctions périodiques par le noyau de PoissonAfficher ou masquer la section
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Première composition de mathématiques de l'École polytechnique (MP, 2007), qui construit le noyau de Poisson à partir d'une série de Fourier géométrique, l'utilise pour régulariser une fonction continue par morceaux et 2 pi-périodique par convolution, puis étudie la vitesse de convergence de cette régularisation selon la régularité de la fonction, à l'aide d'espaces de fonctions définis par leurs coefficients de Fourier.
- 1Première partieÉtudie la convergence de la série géométrique définissant le noyau de Poisson P(t,x) et calcule ses coefficients de Fourier.
- 2Deuxième partieRégularise une fonction f continue par morceaux par convolution avec le noyau de Poisson et montre la convergence uniforme des dérivées de la fonction régularisée vers celles de f.
- 3Troisième partieIntroduit des espaces de fonctions définis par une condition sur la décroissance de leurs coefficients de Fourier, les compare aux espaces de fonctions de classe C^k, puis en déduit une vitesse de convergence de la régularisation.
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CONCOURS D'ADMISSION 2007
PREMIÈRE COMPOSITION DE MATHÉMATIQUES
(Durée : 4 heures)
L'utilisation des calculatrices n'est pas autorisée pour cette épreuve.
Régularisation de fonctions
Première partie
- Dire pour quelles valeurs du couple
(t, x) ∈ ℝ^2 la série∑_(n ∈ ℤ)e^(− |n|t)e^(inx) est convergente.
2. Vérifier que
3.a) Montrer que la fonction
3.b) Calculer
4. Déterminer les coefficients de Fourier de la fonction
5. Dire pour quelles valeurs du couple
6. Démontrer l'égalité
7. Démontrer les assertions suivantes. On suppose
Deuxième partie
8. Vérifier que la série
9. Montrer que la fonction
10. Calculer
11. On suppose
Troisième partie
- Étant donné un nombre réel
α ⩾ 1 , montrer qu'il existe un réelμ_α tel que l'on ait(1 + u)^α ⩽ μ_α(1 + u^α) pour toutu ⩾ 0 .
13.a) Montrer que, pour tout entier
13.b) A-t-on
13.c) Montrer que
[On pourra traiter d'abord le cas où
Dans la suite du problème, on se donne un nombre réel
14. Exprimer le nombre
15. Montrer que
16. Étant donné un réel
17.a) Déterminer un réel
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de mathématiques 1 de l'X MP 2007 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte le sujet de mathématiques 1 de l'X MP 2007 ?
Principalement les séries de Fourier, avec des outils d'analyse (dérivation sous le signe somme, fonction Gamma) pour étudier la régularisation de fonctions périodiques.
Le sujet de maths 1 X MP 2007 est-il un problème unique ou plusieurs parties indépendantes ?
C'est un seul problème en trois parties progressives, qui construisent puis exploitent le noyau de Poisson.
Quel est le thème central du problème de mathématiques 1, X MP 2007 ?
La régularisation de fonctions périodiques : comment approcher une fonction seulement continue par morceaux par des fonctions indéfiniment dérivables, et à quelle vitesse.
La calculatrice est-elle autorisée à l'épreuve de mathématiques 1 de l'X MP 2007 ?
Non, l'énoncé précise que l'utilisation des calculatrices n'est pas autorisée pour cette épreuve.
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