Polytechnique Mathématiques 2 MP 2007Sujet, corrigé et rapport du jury
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Difficulté moyenneRelations de commutation entre endomorphismesAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
Difficulté moyenneLe problème décrit des triplets d'endomorphismes (K, E, F) d'un espace vectoriel complexe satisfaisant certaines relations de commutation. La première partie étudie les endomorphismes commutant à une famille donnée et les sous-espaces stables associés, tandis que les parties suivantes construisent des endomorphismes explicites K0, E0, F0 et étudient leurs propriétés de commutation et de stabilité.
- 1Première partieEndomorphismes commutant à une matrice diagonale ou à une famille d'endomorphismes, sous-espaces stables associés.
- 2Deuxième partieConstruction des endomorphismes K0, F0 puis E0, calcul de leur relation de commutation et recherche des sous-espaces stables.
Difficulté moyenne. Le rapport indique que l'épreuve a été plutôt réussie dans l'ensemble, la moyenne générale étant supérieure à 9, même si les correcteurs relèvent une désinvolture générale dans la rédaction.
L'épreuve en chiffres
Moyenne 9,11 / 20 · écart-type 4,04 · 1 471 copies · où vous situez-vous ?Afficher ou masquer la section
L'épreuve en chiffres
- Moyenne
- 9,11/ 20
- Écart-type
- 4,04
- Copies
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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 relevéesConfusion entre l'espace vide et l'espace réduit à {0} · Erreurs sur les familles libres et les sommes directes · Croyance erronée en la diagonalisabilité systématiqueAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
6 erreurs relevéesL'épreuve a été plutôt réussie dans l'ensemble, notamment grâce à des questions de pur calcul qui ont permis de compenser des lacunes en algèbre linéaire. Le jury déplore néanmoins une désinvolture générale dans la rédaction et une part importante d'implicite laissée à l'appréciation des correcteurs.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Confusion entre l'espace vide et l'espace réduit à {0}
Le jury signale cette confusion classique et de plus en plus fréquente chez les candidats.
- 2Erreurs sur les familles libres et les sommes directes
Certains candidats croient qu'une famille de vecteurs deux à deux non proportionnels est libre, ou qu'une famille d'espaces d'intersection nulle deux à deux est en somme directe.
- 3Croyance erronée en la diagonalisabilité systématique
On lit trop souvent que tous les endomorphismes sont diagonalisables, ou que l'espace entier est la somme des espaces propres.
- 4Division par zéro non vérifiée
Un problème récurrent est la simplification par un facteur multiplicatif sans vérifier qu'il n'est pas nul.
- 5Affirmation fausse sur les endomorphismes diagonaux4.b
Un petit tiers des candidats affirme sans justification qu'un endomorphisme diagonal laisse stables tous les sous-espaces de l'espace vectoriel ambiant.
- 6Question 2.b très largement omise2.b
Cette question sur la réciproque est omise par plus de la moitié des candidats, et très peu proposent un contre-exemple convaincant.
Ce qui a été bien réussi
- La question 5 a été bien traitée par plus de 90 % des candidats.
- La question 8 a été traitée sans problème par la quasi-totalité des candidats.
- La question 6 a été largement abordée et plutôt réussie en guise de rattrapage.
Conseils du jury
- Justifier explicitement chaque étape, y compris les passages d'une ligne de calcul à la suivante ou les affirmations découlant d'une question précédente.
- Vérifier qu'un facteur multiplicatif n'est pas nul avant de simplifier une égalité par ce facteur.
- Ne pas se contenter de deviner la forme d'un résultat : le rapport note que le résultat de la question 4.a a été deviné, sans justification, dans plus de la moitié des copies.
- Nommer précisément les objets utilisés, par exemple distinguer polynôme caractéristique et polynôme minimal plutôt que de parler vaguement de polynôme annulateur.
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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CONCOURS D'ADMISSION 2007
DEUXIÈME COMPOSITION DE MATHÉMATIQUES
Relations de commutation
Première partie
- Soit
A un endomorphisme deX représenté dans la base (x_1, …, x_n ) par une matrice diagonale de coefficients diagonauxa_1, …, a_n deux à deux distincts. Montrer que tout endomorphismeB deX , commutant àA , est aussi représenté par une matrice diagonale. - Soit
A_1, …, A_p des endomorphismes deX .
2.a) Montrer que, si les seuls sous-espaces vectoriels deX stables parA_1, …, A_p sont{0} etX , alors tout endomorphismeB deX , commutant àA_1, …, A_p , est un multiple scalaire de l'identité.
2.b) La réciproque est-elle vraie?
Deuxième partie
- Calculer
K_0 F_0 − q^(− 2)F_0 K_0 . - Déterminer les sous-espaces vectoriels de
X stables parF_0 , puis ceux stables parF_0 etK_0 .
- Calculer
K_0 E_0 − q^2 E_0 K_0 . - Vérifier la relation
- Déterminer les sous-espaces vectoriels de
X stables parK_0, E_0, F_0 .
Troisième partie
i)
ii)
iii)
- Vérifier les relations
- Montrer que
Y_λ est réduit à{0} siλ est non nul. - Indiquer un nombre entier
r > 0 tel queE^r = 0 . - Montrer qu'il existe un élément
x non nul deKerE , vecteur propre pourK . - On suppose
X de dimension 2, et on se propose de démontrer l'existence d'une base (x_1, x_2 ) deX possédant les propriétés suivantes:
(P1)Kx_1 = λx_1 oùλ est un scalaire convenable
(P2)Kx_2 = q^(− 2)λx_2
(P3)Ex_1 = 0
(P4)Ex_2 = x_1 .
12.a) Montrer qu'il existe un vecteurx_1^0 et un scalaireλ tels que l'on ait
12.b) Montrer que le vecteur
12.c) Montrer qu'il existe un scalaire
Quatrième partie
i)
ii)
iii)
iv)
v) les seuls sous-espaces vectoriels de
13. Vérifier que, pour tout entier
14. Calculer
15. Démontrer la relation
- Démontrer les assertions suivantes:
16.a) Ceux des vecteursν_m qui sont non nuls, sont linéairement indépendants.
16.b) Il existem_0 ⩾ 1 tel queν_m = 0 pour toutm > m_0 et queν_1, …, ν_(m_0) soient linéairement indépendants.
16.c) On am_0 = n .
16.d) On aλ = ± q^(n − 1) . - Comparer le triplet
(K, E, F) avec le triplet(K_0, E_0, F_0) considéré à la deuxième partie.
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte X maths 2 MP 2007 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte X maths 2 MP 2007 ?
Le sujet porte sur la réduction des endomorphismes, les sous-espaces stables et les relations de commutation entre endomorphismes d'un espace vectoriel complexe.
Quelle est la moyenne à X maths 2 MP 2007 ?
D'après le rapport, sur 1471 copies, la moyenne était de 9,11 avec un écart-type de 4,04.
Quelles erreurs le jury a-t-il le plus relevées sur ce sujet de l'X ?
Le jury pointe la confusion entre l'espace vide et l'espace réduit à {0}, des affirmations fausses sur la diagonalisabilité systématique des endomorphismes, et un manque général de justification dans les rédactions.
Ce sujet X maths 2 MP 2007 est-il difficile ?
Le rapport le qualifie de plutôt réussi dans l'ensemble, avec une moyenne supérieure à 9, bien que certaines questions comme la 2.b ou la 16.a aient semblé difficiles à une majorité de candidats.
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