\documentclass[10pt]{article} \usepackage[french]{babel} \usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage[T1]{fontenc} \usepackage{amsmath} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage[version=4]{mhchem} \usepackage{stmaryrd} \usepackage{underscore} \usepackage{bbold} \title{BANQUE COMMUNE D'ÉPREUVES } \author{TOURNEZ S.V.P.} \date{} \DeclareUnicodeCharacter{2605}{\ifmmode\star\else{$\star$}\fi} \begin{document} \maketitle \[ \begin{array}{ll} & \text { CODE SUJET } \\ & 296 \\ & \text { EML_MATS } \end{array} \] \section*{Concepteur : EM LYON} \section*{Première épreuve (option économique)} \section*{MATHÉMATIQUES} Lundi 30 avril 2007 de 8 heures à 12 heures Les candidats ne doivent faire usage d'aucun document; l'utilisation de toute calculatrice et de tout matériel électronique est interdite.\\ Seule l'utilisation d'une règle graduée est autorisée. \section*{Exercice 1} On considère la matrice carrée d'ordre trois suivante : \[ A=\left(\begin{array}{ccc} 0 & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} & 0 & \frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & 0 \end{array}\right) . \] \begin{enumerate} \item Montrer, sans calcul, que \(A\) est diagonalisable. \item Déterminer une matrice diagonale \(D\) et une matrice inversible et symétrique \(P\), de première ligne \(\left(\begin{array}{lll}1 & 1 & 1\end{array}\right)\) et de deuxième ligne \(\left(\begin{array}{lll}1 & -1 & 0\end{array}\right)\), telles que \(A=P D P^{-1}\).\\ Calculer \(P^{-1}\). \item Déterminer, pour tout \(n \in \mathbb{N}^{*}\), la matrice \(A^{n}\) par ses éléments. \item Soient \(u_{0}, v_{0}, w_{0}\) trois nombres réels positifs ou nuls tels que \(u_{0}+v_{0}+w_{0}=1\). \end{enumerate} On note \(X_{0}=\left(\begin{array}{l}u_{0} \\ v_{0} \\ w_{0}\end{array}\right)\) et, pour tout \(n \in \mathbb{N}^{*}, X_{n}=\left(\begin{array}{c}u_{n} \\ v_{n} \\ w_{n}\end{array}\right)\) la matrice colonne définie par la relation de récurrence : \(X_{n}=A X_{n-1}\).\\ a. Montrer, pour tout \(n \in \mathbb{N}: \quad X_{n}=A^{n} X_{0}\).\\ b. En déduire, pour tout \(n \in \mathbb{N}\) : \[ \left\{\begin{array}{l} u_{n}=\frac{1}{3}+\left(u_{0}-\frac{1}{3}\right)\left(-\frac{1}{2}\right)^{n} \\ v_{n}=\frac{1}{3}+\left(v_{0}-\frac{1}{3}\right)\left(-\frac{1}{2}\right)^{n} \\ w_{n}=\frac{1}{3}+\left(w_{0}-\frac{1}{3}\right)\left(-\frac{1}{2}\right)^{n} \end{array}\right. \] c. Déterminer les limites respectives \(u, v, w\) de \(u_{n}, v_{n}, w_{n}\) lorsque le nombre entier \(n\) tend vers l'infini. On note, pour tout \(n \in \mathbb{N}: \quad d_{n}=\sqrt{\left(u_{n}-u\right)^{2}+\left(v_{n}-v\right)^{2}+\left(w_{n}-w\right)^{2}}\).\\ d. Montrer, pour tout \(n \in \mathbb{N}: \quad d_{n} \leqslant \frac{1}{2^{n-1}}\).\\ e. Déterminer un entier naturel \(n\) tel que : \(d_{n} \leqslant 10^{-2}\). \section*{Exercice 2} \section*{Préliminaire} On donne : \(0,69<\ln 2<0,70\).\\ On considère l'application : \[ g:] 0 ;+\infty\left[\longrightarrow \mathbb{R}, x \longmapsto g(x)=x^{2}+\ln x\right. \] \begin{enumerate} \item Montrer que \(g\) est continue et strictement croissante sur ] \(0 ;+\infty\) [ et déterminer les limites de \(g\) en 0 et en \(+\infty\). \item Montrer que l'équation \(g(x)=0\), d'inconnue \(x \in] 0 ;+\infty[\), admet une solution et une seule. \end{enumerate} On note \(\alpha\) l'unique solution de cette équation.\\ 3. Montrer : \(\frac{1}{2}<\alpha<1\). \section*{Partie A} On note \(I=\left[\frac{1}{2} ; 1\right]\) et on considère l'application : \[ f: I \longrightarrow \mathbb{R}, x \longmapsto f(x)=x-\frac{1}{4} x^{2}-\frac{1}{4} \ln x \] \begin{enumerate} \item a. Montrer que \(f\) est strictement croissante sur \(I\).\\ b. Montrer : \(\frac{1}{2}0 \\ f(x)=0 & \text { si } x \leqslant 0\end{cases} \] Montrer que \(f\) est une densité de probabilité.\\ On considère une variable aléatoire \(X\) admettant \(f\) pour densité.\\ 2. On définit la variable aléatoire discrète \(Y\) à valeurs dans \(\mathbb{N}\) de la façon suivante : \begin{itemize} \item l'événement ( \(Y=0\) ) est égal l'événement ( \(X<1\) ), \end{itemize} ★ pour tout nombre entier strictement positif \(n\), l'événement \((Y=n)\) est égal à l'événement ( \(n \leqslant X