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E3A Mathématiques MP 2025

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Calcul différentiel et fonctions à plusieurs variablesFonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)RéductionAlgèbre bilinéaire et espaces euclidiensGéométrie
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ÉPREUVE SPÉCIFIQUE - FILIÈRE MP

MATHÉMATIQUES

Durée : 4 heures

N.B. : le candidat attachera la plus grande importance à la clarté, à la précision et à la concision de la rédaction. Si un candidat est amené à repérer ce qui peut lui sembler être une erreur d'énoncé, il le signalera sur sa copie et devra poursuivre sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu'il a été amené à prendre.

RAPPEL DES CONSIGNES

  • Utiliser uniquement un stylo noir ou bleu foncé non effaçable pour la rédaction de votre composition ; d'autres couleurs, excepté le vert, bleu clair ou turquoise, peuvent être utilisées, mais exclusivement pour les schémas et la mise en évidence des résultats.
  • Ne pas utiliser de correcteur.
  • Écrire le mot FIN à la fin de votre composition.

Les calculatrices sont interdites.

Le sujet est composé de trois exercices indépendants.

EXERCICE 1

Soit la fonction définie sur muni de son produit scalaire canonique, par :
On cherche les extrema éventuels de la fonction sous la contrainte : et les points où ces extrema sont atteints.
Première méthode
  1. Déterminer les extrema de la fonction .
  2. Déterminer les solutions du problème posé.
Deuxième méthode
Soit .
3. En utilisant la fonction , déterminer les extrema possibles de restreinte à .
4. Retrouver les solutions du problème posé.
Troisième méthode
Soit et .
5. Démontrer que est un sous-espace vectoriel de et en donner la dimension.
6. Déterminer le sous-espace orthogonal du sous-espace .
7. Calculer la distance entre et le sous-espace vectoriel .
8. Soit . Justifier que : .
9. En déduire la structure de l'ensemble .
10. Retrouver de nouveau les solutions du problème posé.

EXERCICE 2

Soit un entier naturel supérieur ou égal à 3 .
On note le -espace vectoriel de dimension , des polynômes de degré inférieur ou égal à et à coefficients dans .
On note où, pour tout , la base canonique de . Pour tout , on note l'endomorphisme de qui à tout polynôme , associe :
Soit la matrice de l'endomorphisme dans la base canonique de .
Soit . On rappelle que et que .
  1. Déterminer, suivant la valeur de l'entier relatif , la somme : .
On note la matrice associée à l'endomorphisme dans la base de .
2. Écrire la matrice dans le cas où . On utilisera le nombre complexe .
3. Démontrer que, pour tout couple , on a : .
4. La matrice est-elle symétrique? Peut-on affirmer qu'elle est diagonalisable?
5. Calculer . En déduire que est inversible et déterminer son inverse.
6. Déterminer alors un nombre complexe tel que : .
7. Calculer puis vérifier que .
8. La matrice est-elle diagonalisable?

Éléments propres de

On note, pour . En particulier, .
9. Déterminer les valeurs propres possibles de .
10. Exprimer les racines du polynôme à l'aide de puissances de .
11. En déduire que : .
On pose et on admet que en est une base.
12. Vérifier que est stable par .
13. Écrire la matrice de l'endomorphisme induit par sur dans la base ( ).
14. En déduire:
  • un vecteur non nul de ,
  • un vecteur non nul de .
  1. Dans le cas , déterminer le spectre de .
  2. Dans le cas , déterminer les valeurs propres de .
  3. Déterminer les valeurs propres de la matrice
On suppose à présent .
18. Montrer que le sous-espace vectoriel est de dimension 4 et est stable .
19. Déterminer le spectre de .

EXERCICE 3

Question de cours

  1. Rappeler le développement en série entière de la fonction exponentielle et son domaine de validité.
On pose, lorsque cela est possible, .
2. Montrer que la fonction est définie sur .
3. Justifier que est de classe sur .
4. Démontrer que la fonction est lipschitzienne sur tout segment de .
5. Prouver que pour tout réel positif .
6. Soient et deux réels positifs. On note . Prouver que l'on a : .
7. Prouver que l'on a: .
On pose, pour tout .
8. Justifier que est de classe sur .
9. Étudier le signe de sur .
10. Montrer que : .
11. Prouver que pour tout , on a : .
12. En déduire que possède une limite finie lorsque tend vers .
13. Décomposer en éléments simples la fraction rationnelle .
14. Démontrer que pour tout , on a:
  1. En déduire que est majorée par sur .

FIN

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