\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{bbold} \usepackage{mathrsfs} \title{Conception : EDHEC BS } \author{} \date{} \begin{document} \maketitle \section*{OPTION SCIENTIFIQUE} \section*{MATHÉMATIQUES} Mardi 4 mai 2021, de 8 h. à 12 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.\\ Ils 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.\\ 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} \begin{enumerate} \item Question préliminaire : on considère une suite \(\left(a_{n}\right)_{n \in \mathbb{N}}\) croissante et de limite \(\ell\) et on pose, pour tout \(n\) de \(\mathbb{N}^{*}\) : \end{enumerate} \[ b_{n}=\frac{1}{n} \sum_{k=0}^{n-1} a_{k} \] a) Établir, pour tout entier naturel \(n\) non nul, l'inégalité \(b_{n} \leq a_{n}\), puis étudier la monotonie de la suite \(\left(b_{n}\right)_{n \in \mathbb{N}^{*}}\).\\ b) Montrer que la suite \(\left(b_{n}\right)_{n \in \mathbb{N}^{*}}\) converge vers un réel \(\ell^{\prime}\) qui vérifie \(\ell^{\prime} \leq \ell\).\\ c) Établir, pour tout entier naturel \(n\) non nul, l'égalité suivante : \[ b_{2 n} \geq \frac{b_{n}+a_{n}}{2} \] d) En déduire que \(\lim _{n \rightarrow+\infty} b_{n}=\lim _{n \rightarrow+\infty} a_{n}\). On se propose maintenant d'étudier la suite \(\left(u_{n}\right)_{n \in \mathbb{N}}\), définie par la donnée de \(u_{0}=1\) et par la relation, valable pour tout entier naturel \(n\) : \[ u_{n+1}=\sqrt{u_{n}^{2}+u_{n}} \] Pour tout entier naturel \(n\) non nul, on pose \(S_{n}=\sum_{k=0}^{n-1} u_{k}\).\\ 2) a) Montrer que, pour tout entier naturel \(n, u_{n}\) est bien défini et supérieur ou égal à 1 .\\ b) Étudier les variations de la suite ( \(u_{n}\) ), puis établir que la suite ( \(u_{n}\) ) diverge et donner sa limite.\\ c) Compléter le script Scilab suivant afin qu'il permette de déterminer et d'afficher la plus petite valeur de \(n\) pour laquelle on a \(S_{n}>1000\). \begin{verbatim} n=1 u=1 S=1 // S1=u0=1 while S<=1000 u=----- S=---- n=n+1 end disp(----) \end{verbatim} \begin{enumerate} \setcounter{enumi}{2} \item Recherche d'un équivalent de \(u_{n}\).\\ a) Montrer que \(\lim _{n \rightarrow+\infty}\left(u_{n+1}-u_{n}\right)=\frac{1}{2}\).\\ b) Étudier les variations de la fonction \(f\) définie sur \(\left[1 ;+\infty\left[\right.\right.\) par \(f(x)=\sqrt{x^{2}+x}-x\), puis en déduire que la suite \(\left(u_{n+1}-u_{n}\right)_{n \in \mathbb{N}}\) est croissante.\\ c) Utiliser la première question pour établir que : \(u_{n} \underset{+\infty}{\sim} \frac{n}{2}\). \item a) Exprimer \(S_{n}\) en fonction de \(u_{n}\) puis en déduire un équivalent de \(S_{n}\) pour \(n\) au voisinage de \(+\infty\).\\ b) Compléter le script Scilab suivant afin qu'il fasse le même travail que celui de la question 2c) sans calculer \(S_{n}\) : \end{enumerate} \begin{verbatim} n=0 u=1 // u0=1 while u<=---- u=----- n=n+1 end disp(----) \end{verbatim} \section*{Exercice 2} \begin{enumerate} \item On considère une variable aléatoire \(Z\) suivant la loi normale centrée réduite. On pose \(Y=\mathrm{e}^{Z}\) et on admet que \(Y\) est une variable aléatoire à densité. On note \(F_{Y}\) la fonction de répartition de \(Y\) et \(\Phi\) celle de \(Z\).\\ a) Déterminer \(F_{Y}(x)\) pour tout réel \(x\) négatif ou nul, puis exprimer \(F_{Y}(x)\) à l'aide de la fonction \(\Phi\) pour tout réel \(x\) strictement positif.\\ b) En déduire qu'une densité \(f_{Y}\) de \(Y\) est donnée par: \end{enumerate} \[ f_{Y}(x)=\left\{\begin{array}{cl} -\frac{1}{x \sqrt{2 \pi}} \exp \left(-\frac{(\ln x)^{2}}{2}\right) & \text { si } x>0 \\ 0 & \text { si } x \leq 0 \end{array}\right. \] Dans la suite, on considère une suite de variables aléatoires \(\left(X_{n}\right)_{n \in \mathbb{N}^{*}}\), toutes définies sur le même espace probabilisé, mutuellement indépendantes et suivant toutes la loi, dite loi de Rademacher de paramètre \(p\) (avec \(0
1\).\\ 9) a) Écrire la variable \(V_{2 n+1}\) en fonction de \(U_{1}, U_{2}, \ldots, U_{2 n+1}\).\\ b) En déduire \(G_{2 n+1}(x)\) pour tout réel \(x\).\\ 10) a) Écrire la variable \(V_{1}\) en fonction de \(U_{1}, U_{2}, \ldots, U_{2 n+1}\).\\ b) En déduire, pour tout réel \(x\), la probabilité \(P\left(V_{1}>x\right)\) puis déterminer \(G_{1}(x)\) pour tout réel \(x\).\\ 11) Écrire un script Scilab permettant de simuler \(V_{1}\) et \(V_{2 n+1}\) pour une valeur de \(n\) entrée par l'utilisateur.\\ 12) a) Montrer que l' on a : \[ \forall x \in[0,1], G_{n+1}(x)=\sum_{k=n+1}^{2 n+1}\binom{2 n+1}{k} x^{k}(1-x)^{2 n+1-k} \] b) Déterminer une densité \(g_{n+1}\) de \(V_{n+1}\) et en déduire que \(V_{n+1}\) suit la même loi que \(X_{n}\).\\ c) On considère le script Scilab suivant: \[ \begin{aligned} & \mathrm{U}=[8,2,9,13,23,1,5] \\ & \mathrm{V}=\text { median }(\mathrm{U}) \\ & \operatorname{disp}(\mathrm{V}, \text { ' } \mathrm{V}=\text { ' }) \end{aligned} \] Quelle est la valeur renvoyée par ce script?\\ d) Écrire un script Scilab permettant de simuler \(X_{n}\). \end{document}