\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{mathrsfs} \usepackage{bbold} \usepackage{graphicx} \usepackage[export]{adjustbox} \graphicspath{ {./images/} } \begin{document} \section*{Conception : Emlyon business school} (1ère épreuve) OPTION ÉCONOMIQUE \section*{MATHÉMATIQUES} Vendredi 27 avril 2018, de 14h. à 18 h. La présentation, la lisibilité, l'orthographe, la qualité de la rédaction, la clarté et la précision des raisonnements entreront pour une part importante dans l'appréciation des copies.\\ Les candidats sont invités à encadrer dans la mesure du possible les résultats de leurs calculs.\\ Aucun document n'est autorisé. L'utilisation de toute calculatrice et de tout matériel électronique est interdite. Seule l'utilisation d'une règle graduée est autorisée.\\ Si au cours de l'épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d'énoncé, il la signalera sur sa copie et poursuivra sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu'il sera amené à prendre. \section*{EXERCICE 1} On note \(\mathscr{B}=\left(e_{1}, e_{2}, e_{3}\right)\) la base canonique de \(\mathbb{R}^{3}\).\\ On considère l'endomorphisme \(f\) de \(\mathbb{R}^{3}\) dont la matrice dans la base \(\mathscr{B}\) est la matrice \(A\) donnée par : \[ A=\left(\begin{array}{ccc} 0 & -2 & -5 \\ -2 & 0 & 4 \\ 1 & 1 & 0 \end{array}\right) \] On considère également l'endomorphisme \(g\) de \(\mathbb{R}^{3}\) défini par : \[ \forall(x, y, z) \in \mathbb{R}^{3}, \quad g(x, y, z)=(x+y-z, 2 y,-x+y+z) . \] Enfin, on pose : \[ u=e_{1}-e_{2}=(1,-1,0) \quad \text { et } \quad v=f\left(e_{1}\right)+e_{1} \] \begin{enumerate} \item a. Calculer \(v\).\\ b. Montrer que la famille \(\mathscr{C}=\left(u, v, e_{1}\right)\) est une base de \(\mathbb{R}^{3}\).\\ c. On note \(P\) la matrice de passage de la base \(\mathscr{B}\) à la base \(\mathscr{C}\). Expliciter la matrice \(P\) et calculer \(P^{-1}\). \item a. Déterminer la matrice \(A^{\prime}\) de \(f\) dans la base \(\mathscr{C}\).\\ b. En déduire les valeurs propres de \(f\). L'endomorphisme \(f\) est-il diagonalisable ?\\ c. L'endomorphisme \(f\) est-il bijectif ?\\ d. Expliciter, sans justification, le lien entre les matrices \(A, A^{\prime}, P\) et \(P^{-1}\). \item a. Déterminer la matrice \(B\) de \(g\) dans la base \(\mathscr{B}\).\\ b. Montrer : \(\quad B^{2}=2 B\).\\ c. En déduire les valeurs propres de \(g\), ainsi qu'une base de chaque sous-espace propre.\\ d. L'endomorphisme \(g\) est-il diagonalisable ? \end{enumerate} On pose : \(\quad \mathscr{E}=\left\{M \in \mathcal{M}_{3}(\mathbb{R}) / B M=M A\right\}\).\\ 4. a. Montrer que \(\mathscr{E}\) est un espace vectoriel.\\ b. Soit \(M\) une matrice appartenant à \(\mathscr{E}\). Montrer que \(M\) n'est pas inversible. (On pourra raisonner par l'absurde).\\ 5. On cherche à montrer que \(\mathscr{E}\) n'est pas réduit à l'ensemble \(\{0\}\).\\ a. Justifier que, pour tout réel \(\lambda\), les matrices \(A-\lambda I_{3}\) et \(\left({ }^{\mathrm{t}} A\right)-\lambda I_{3}\) ont même rang, la matrice \(I_{3}\) désignant la matrice identité de \(\mathcal{M}_{3}(\mathbb{R})\).\\ b. En déduire que les matrices \(B\) et \({ }^{\mathrm{t}} A\) admettent une valeur propre en commun, notée \(\alpha\).\\ c. Soient \(X\) un vecteur propre de \(B\) associé à la valeur propre \(\alpha\), et \(Y\) un vecteur propre de \({ }^{\mathrm{t}} A\) associé à la valeur propre \(\alpha\). On note : \(N=X{ }^{\mathrm{t}} Y\).\\ Montrer que la matrice \(N\) est non nulle et que \(N\) appartient à \(\mathscr{E}\).\\ d. En déduire : \(\quad \operatorname{dim}(\mathscr{E}) \geqslant 2\). \section*{EXERCICE 2} Dans tout cet exercice, \(f\) désigne la fonction définie sur \(] 0 ;+\infty[\) par : \[ \forall x \in] 0 ;+\infty[, \quad f(x)=x-\ln (x) . \] \section*{PARTIE I : Étude de la fonction \(f\)} \begin{enumerate} \item Dresser le tableau de variations de \(f\) en précisant ses limites en 0 et en \(+\infty\). \item Montrer que l'équation \(f(x)=2\), d'inconnue \(x \in] 0 ;+\infty[\), admet exactement deux solutions, que l'on note \(a\) et \(b\), telles que \(0