Algèbre linéaireFonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)Probabilités finies, discrètes et dénombrementProbabilités continuesSuites et séries de fonctions
Lundi 29 avril 2002 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 les deux matrices carrées réelles d'ordre quatre suivantes :
Les questions 2 et 3 sont indépendantes entre elles.
a. Calculer .
b. En déduire que la matrice est inversible et déterminer .
c. Montrer que la matrice n'admet aucune valeur propre réelle.
Soient et deux nombres réels. On note la matrice définie par .
a. Montrer: .
b. En déduire que, si , alors la matrice est inversible, et exprimer son inverse comme combinaison linéaire de et .
c. Application : donner linverse de la matrice
On note la base canonique de , et l'endomorphisme de associé à la matrice relativement à la base . On considère les quatre éléments suivants de :
a. Montrer que la famille est une base de .
b. Exprimer en fonction de et en déduire la matrice associée à relativement à la base .
c. Déterminer la matrice de passage de la base à la base .
d. Rappeler l'expression de en fonction de et .
EXERCICE 2
On considère, pour tout , la fonction polynomiale définie, pour tout , par :
I. Étude des fonctions polynomiales
Montrer, pour tout et tout :
ùééé
Étudier, pour , les variations de sur et dresser le tableau de variations de .
Montrer, pour tout .
a. Vérifier, pour tout et tout :
b. En déduire, pour tout .
5. Montrer que, pour tout , l'équation , d'inconnue , admet une solution et une seule, notée , et que:
Écrire un programme en langage Pascal qui calcule et affiche une valeur approchée décimale de à près.
II. Limite de la suite
Établir, pour tout et tout :
En déduire, pour tout :
Démontrer, pour tout et tout :
En déduire, pour tout :
puis :
Conclure quant à la convergence et à la limite de la suite .
EXERCICE 3
1. Étude préliminaire
On admet, pour tout entier naturel et pour tout réel de , que la série est convergente et on note .
a. Vérifier, pour tout réel de :
b. Pour tout couple d'entiers naturels tel que , montrer :
c. Pour tout entier naturel et pour tout réel de , déduire de la question précédente :
d. Montrer, par récurrence :
2. Étude d'une expérience aléatoire
On considère une urne contenant une boule noire et quatre boules blanches. On effectue l'expérience aléatoire suivante :
On commence par tirer des boules de l'urne une à une avec remise jusqu'à obtenir la boule noire (que l'on remet aussi dans l'urne).
On définit la variable aléatoire égale au nombre de tirages avec remise nécessaires pour obtenir la boule noire.
Puis, si prend une valeur entière positive non nulle notée , on réalise alors une seconde série de tirages dans l'urne, toujours avec remise.
On définit la variable aléatoire égale au nombre de fois où la boule noire a été obtenue dans cette seconde série de tirages.
a. Déterminer la loi de la variable aléatoire . Donner son espérance.
b. Soient et . Déterminer la probabilité conditionnelle .
c. Vérifier : .
d. En utilisant l'étude préliminaire, montrer :
e. Montrer que admet une espérance et calculer .
f. Montrer :
3. Étude d'une variable aléatoire à densité
On note et on définit la fonction sur par :
On rappelle: .
a. Montrer que est la fonction de répartition d'une variable aléatoire à densité, notée .
b. Déterminer une densité de .
c. Déterminer une primitive de la fonction définie sur par .
d. Montrer que admet une espérance et calculer .