$$
\newcommand{\SetN}{\mathbb{N}}
\newcommand{\SetR}{\mathbb{R}}
\newcommand{\SetC}{\mathbb{C}}
\newcommand{\SetK}{\mathbb{K}}
\newcommand{\SetZ}{\mathbb{Z}}
\newcommand{\SetQ}{\mathbb{Q}}
\newcommand{\SetU}{\mathbb{U}}
\newcommand\ds[0]{\displaystyle}
\newcommand\PCar[1]{\large{\chi}_{#1}}
\newcommand{\=}{\:=\:}
\newcommand\tendvers[2]{\displaystyle\mathop{\longrightarrow}_{#1\rightarrow#2}}
\newcommand\tr[0]{\:^t\!}
\newcommand\limite[2]{\displaystyle\mathop{\text{lim}}_{#1\rightarrow#2}\:}
\newcommand\Sup[1]{\displaystyle\mathop{sup}_{#1}}
\newcommand\Inf[1]{\displaystyle\mathop{inf}_{#1}}
\newcommand\Haut[1]{}
\newcommand\vect[1]{\overrightarrow{#1}}
\newcommand\tendversCU[0]{\:\displaystyle\mathop{\Large\longrightarrow}_{n\rightarrow+\infty}^{_{CU}}\:}
\newcommand\tendversCS[0]{\:\displaystyle\mathop{\Large\longrightarrow}_{n\rightarrow+\infty}^{_{CS}}\:}
\newcommand\tendversCN[0]{\:\displaystyle\mathop{\Large\longrightarrow}_{n\rightarrow+\infty}^{_{CN}}\:}
\newcommand\tendversCUS[0]{\:\displaystyle\mathop{\Large\longrightarrow}_{n\rightarrow+\infty}^{_{CUS}}\:}
\newcommand\tendversNorme[1]{\:\displaystyle\mathop{\Large\longrightarrow}_{n\rightarrow+\infty}^{#1}\:}
\newcommand\simL[0]{\displaystyle\mathop{\sim}_{^{^L}}}
\newcommand\simC[0]{\displaystyle\mathop{\sim}_{^{^C}}}
\newcommand\simLC[0]{\displaystyle\mathop{\sim}_{^{^{LC}}}}
\newcommand\fonction[5]{
\begin{array}{cccc}
#1\::\:& #2 & \rightarrow & #3 \\
& #4 & \mapsto & \ds #5 \
\end{array}}
$$
Exercice 1. Équivalent de $\ds I_n\=\int_0^{+\infty}\frac{\sin\left(\frac{t}{n}\right)}{t(1+t^2)}dt$. |
Montrer que l'intégrale $$I_n\=\int_0^{+\infty}\frac{\sin\left(\frac{t}{n}\right)}{t(1+t^2)}dt$$
est convergente. Trouver un équivalent de $I_n$.
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Pas de thème, pas de niveau pour cet exercice.
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Exercice 2. Matrice définie avec un paramètre. Diagonalisable ? |
Soit $a$ dans $\SetR$. La matrice $$\:\:\left(\begin{array} {ccc}%
2&0&2\\
-a&1&0\\
1&1&0\\
\end{array}%
\right)\:\:$$
est-elle diagonalisable sur $\SetR$ ? sur $\SetC$ ?
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Thèmes abordés et niveau :
Réduction des endomorphismes
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Exercice 3. Résolution de $M^2-3M=A$ avec $A$ dans $\mathcal{M}_3(\SetR)$ |
Considérons
$$A\=\left(\begin{array} {ccc}%
-2&0&1\\
-5&3&0\\
-4&4&-2\\
\end{array}%
\right)$$
et
$M$
dans
$\mathcal{M}_3(\SetR)$
vérifiant
$M^2-3M=A$. Montrer que $AM=MA$, puis déterminer les matrices $M$.
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Indice |
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Pas de thème, pas de niveau pour cet exercice.
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Exercice 4. Etude d'une série entière dont le terme général est une série. |
Pour tout $n$ de $\SetN$, on pose :
$$\ds s_n=\sum_{k=n}^\infty\frac{1}{1+k^2}$$
et on note $R$ le rayon de convergence de la série entière :
$$\ds\sum_{k=0}^{+\infty}s_nx^n$$
- Montrer que la série définissant $s_n$ est convergente.
- En déduire que $R\geq 1$.
- Déterminer un équivalent de $s_n$.
- En déduire que $R=1$.
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Indice |
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Thèmes abordés et niveau :
Séries entières
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Exercice 5. Extrema de $\:f(x,y)\=x^2+y^2-2x-4y\:$ sur $\SetR^2$ et sur un compact. |
Soit $f$ l'application de $\SetR^2$ dans $\SetR$ définie par : $$f(x,y)\=x^2+y^2-2x-4y$$
- Déterminer les extremums de la fonction.
- $f$ admet-elle un maximum global sur $R^2$ ? Préciser le minimum global sur $R^2$.
- Soit $$D=\left\{(x,y)\in\SetR^2 \:\:/ \:\:0\leq x\leq 2,0\leq y\leq x\right\}$$ Représenter l'ensemble $D$
- Quels sont les extremums globaux de $f$ sur $D$ ?
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Indice |
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Thèmes abordés et niveau :
Calcul différentiel
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Exercice 6. Diagonalisabilité d'un endomorphisme de $\mathcal{M}_n(\SetR)$ |
Soit $f$ l'application de $\mathcal{M}_{2}(\SetR)$ dans $\mathcal{M}_{2}(\SetR)$ définie par :
$$f\left(\left(\begin{array} {cc}%
a&b\\
c&d\\
\end{array}%
\right)\right)\:\=\:
\left(\begin{array} {cc}%
d&2b\\
2c&a\\
\end{array}%
\right)$$
- Montrer que $f$
est un endomorphisme de $\mathcal{M}_{2}(\SetR)$
- Quels sont les éléments propres de $f$ ?
- $f$ est-elle diagonalisable ? inversible ?
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Pas de thème, pas de niveau pour cet exercice.
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Exercice 7. Diagonalisation d'une matrice diagonale perturbée. |
Soit $n\geq 3$ et $A=(a_{i,j})\in\mathcal{M}_{n}(\SetR)$ telle que
$$a_{i,j}=\left\{
\begin{array}{lll}
4&\text{si}&i=j\\
1&\text{si}&i\neq j\\
\end{array}
\right.$$
- Montrer que $A$
est diagonalisable.
- La matrice $A-3I_n$
est-elle inversible ?
- En déduire les valeurs propres de $A$ sans calculer le polynôme caractéristique.
- Déterminer les vecteurs propres de $A$.
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Thèmes abordés et niveau :
Réduction des endomorphismes
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Exercice 8. Couple de variables aléatoires. |
Soit $X$ et $Y$ deux variables aléatoires. $X$ suit un loi de Poisson de paramètre $\lambda>0$ et $Y$ sachant $X=n$ suit une loi binomiale de paramètre $(n,p)$ avec $p$ dans $[0,1[$.
- Donner la loi de $(X,Y)$.
- Reconnaître la loi de $Y$.
- Soit $Z=X-Y$. Donner la loi de $Z$.
- $X$ et $Y$ sont-elles indépendantes ?
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Thèmes abordés et niveau :
Variables aléatoires Niveau 2
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Exercice 9. Calcul d'une intégrale avec une série entière. |
Soit $$I\=\int_0^1 \frac{t\ln^2t}{2(1-t)^2}dt$$
- Montrer que l'intégrale $I$ est convergente.
- Donner le développement en série entière de $\ds x\mapsto \frac{1}{(1-x)^2}$
- En déduire que : $$\ds I\=\sum_{k=1}^{+\infty}\frac{1}{k^2}-\sum_{k=1}^{+\infty}\frac{1}{k^3}$$
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Exercice 10. Matrices à diagonale propre - CCP 2008 MP |
Les matrices à diagonale propre sont des matrices de $\mathcal{M}_{n}(\SetR)$
dont la diagonale est constituée de ses valeurs propres en respectant les ordres de multiplicité.
On note $\varepsilon_n$
l'ensemble des matrices à diagonale propre de $\mathcal{M}_{n}(\SetR)$.
- Donner des exemples de matrices à diagonale propre.
- La matrice
$$A\=\left(\begin{array} {ccc}%
0&0&1\\
0&0&0\\
-1&0&0\\
\end{array}%
\right)$$
est-elle une matrice à diagonale propre ?
- Soit $A$
appartenant à $\varepsilon_n$
antisymétrique.
- Donnez les valeurs propres de $A$.
- Montrez qu'il existe un $p$ dans $\SetN$ tel que $A^p=0$.
- Calculez $(A^TA)^p$, puis en remarquant que $A^TA$ est symétrique, montrez que $A=0$.
- Rappeler la dimension du sous-espace vectoriel $\mathcal{A}_n(\SetR)$
des matrices antisymétriques de $\mathcal{M}_{n}(\SetK)$
- Soit $F$
un sous-espace de $\varepsilon_n$, montrez que $dim(F)\leq\frac{n(n+1)}{2}$.
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Thèmes abordés et niveau :
Endomorphismes particuliers d'un préhilbertien Niveau 2
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Eric Reynaud. PSI, Lycée A.Daudet, Nîmes