Mardi 2 mai 2000 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.
Exercice 1
On considère la matrice carrée réelle d'ordre trois :
et l'endomorphisme de de matrice dans la base canonique de .
On considère, pour tout nombre réel , la matrice carrée réelle d'ordre trois :
a. Déterminer les valeurs propres et les sous-espaces propres de .
b. Montrer que est diagonalisable. Déterminer une matrice réelle diagonale d'ordre trois et une matrice réelle inversible d'ordre trois telles que .
c. En déduire que, pour tout nombre réel , il existe une matrice réelle diagonale d'ordre trois, que l'on calculera, telle que .
d. Quel est l'ensemble des nombres réels a tels que soit inversible ?
On se propose, dans cette question, de déterminer l'ensemble des nombres réels a tels qu'il existe une matrice carrée réelle d'ordre trois vérifiant .
a. Soient un nombre réel et une matrice carrée réelle d'ordre trois tels que .
α) Montrer que commute avec , puis que commute avec . ) On note l'endomorphisme de de matrice dans la base canonique de .
Déduire de la question précédente que tout vecteur propre de est vecteur propre de . ) Etablir qu'il existe une matrice réelle diagonale d'ordre trois telle que et montrer : . En déduire : .
b. Réciproquement, montrer que, pour tout nombre réel a supérieur ou égal à 2 , il existe une matrice carrée réelle d'ordre trois telle que .
c. Conclure.
Exercice 2
On considère la fonction définie, pour tout de , par :
1.a. Montrer que est continue sur .
b. Montrer que est de classe sur et sur .
Pour tout réel de , calculer .
c. Montrer que tend vers lorsque tend vers 0 .
d. En déduire que est de classe sur .
2. Montrer : .
En déduire les variations de . On précisera les limites de en -1 et .
3. Montrer que, pour tout de l'intervalle , l'intégrale existe.
4. On considère la fonction définie, pour tout de , par :
a. Montrer que est dérivable sur ] [ et que est croissante.
b. Montrer : .
c. En déduire que tend vers quand tend vers .
d. Montrer que l'intégrale est convergente.
En déduire que la fonction admet une limite finie en . On ne cherchera pas à calculer cette limite.
Exercice 3
Soit un entier strictement positif.
On dispose d'un jeu usuel de cartes ( ou 26 ) qui contient donc deux rois rouges, et on envisage deux jeux d'argent régis par les protocoles suivants :
I. Premier protocole
Les cartes du jeu sont alignées sur une table de façon aléatoire. Le joueur découvre les cartes, de gauche à droite jusqu'à obtenir le premier roi rouge.
On note la variable aléatoire égale au rang d'apparition du premier roi rouge et son espérance.
Montrer : .
Montrer : .
On rappelle que pour tout entier naturel , on a : .
3. Le joueur paie un franc chaque fois qu'il découvre une carte et gagne francs lorsqu'il obtient le premier roi rouge.
On note la variable aléatoire égale au gain algébrique du joueur.
Ainsi, si le premier roi rouge apparaît à la è carte découverte, est égale à .
Déterminer l'espérance de la variable aléatoire .
II. Deuxième protocole
Les cartes du même jeu sont alignées sur une table de façon aléatoire, mais cette fois-ci, le joueur peut découvrir au maximum cartes.
Le joueur paie un franc chaque fois qu'il découvre une carte et gagne francs lorsqu'il obtient le premier roi rouge.
On note la variable aléatoire égale au gain algébrique du joueur.
Ainsi, si le premier roi rouge apparait à la è carte découverte ( ), est égale à , et si le joueur n'obtient pas de roi rouge à l'issue des premiers tirages, alors est égale à .
Pour tout entier , déterminer .
Vérifier : .
Montrer : .
III. Comparaison des deux protocoles
On suppose le jeu constitué de 32 cartes ( ).
Déterminer, selon les valeurs de , le protocole le plus favorable au joueur. Justifier la réponse.
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