Fonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)Suites et séries de fonctionsCalcul différentiel et fonctions à plusieurs variablesAlgèbre linéaireProbabilités finies, discrètes et dénombrementProbabilités continues
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.
Exercice 1
On considère l'application
Partie I: Étude et représentation graphique de
Montrer que est dérivable sur . On note sa fonction dérivée.
Pour tout de , calculer .
2. Établir :
En déduire :
En déduire le sens de variation de .
Dresser le tableau de variation de , comprenant la limite de en 0 et la limite de en . Calculer et .
Préciser la nature des branches infinies de la courbe représentative de dans un repère du plan.
Tracer l'allure de . On précisera la tangente au point d'abscisse 1.
Il n'est demandé ni l'étude de la convexité, ni la recherche d'éventuels points d'inflexion.
Partie II : Étude d'une suite récurrente associée à
On considère la suite réelle définie par et, pour tout .
Montrer que, pour tout existe et .
Établir, par récurrence : .
Quelle est la limite de lorsque l'entier tend vers l'infini ?
3. Écrire un programme en Turbo-Pascal qui calcule et affiche le plus petit entier naturel tel que .
Partie III : Étude d'extremums locaux pour une fonction de deux variables associée à
On considère l'application
Montrer que est de classe sur et exprimer , pour tout , à l'aide de .
On considère l'application de classe
Exprimer les dérivées partielles premières et , pour tout , à l'aide de et .
a. Montrer que est bijective.
b. Établir que, pour tout est un point critique de si et seulement si :
Montrer que l'équation , d'inconnue , admet une solution et une seule, que l'on notera , et montrer que : .
Montrer que admet un extremum local. Préciser sa nature.
Exercice 2
On considère les matrices carrées d'ordre 3 suivantes :
Partie I : Détermination d'une racine carrée de
Sans calcul, justifier que est diagonalisable et non inversible. Déterminer le rang de .
Montrer que 0,1 et 4 sont les trois valeurs propres de et déterminer les sous-espaces propres associés.
En déduire une matrice diagonale de dont les coefficients diagonaux sont dans l'ordre croissant, et une matrice inversible de , dont les coefficients de la première ligne sont tous égaux à 1 , telles que : .
Calculer .
Montrer qu'il existe une matrice diagonale de , dont les coefficients diagonaux sont dans l'ordre croissant, telle que , et déterminer .
On note . Montrer et calculer .
Partie II : Étude d'endomorphismes
On munit de sa base canonique et on considère les endomorphismes et de dont les matrices dans sont respectivement et .
On note la base de telle que est la matrice de passage de à .
Déterminer les matrices de et dans la base .
a. Déterminer une base et la dimension de .
b. Déterminer une base et la dimension de .
a. Déterminer une base et la dimension de .
b. Déterminer une base et la dimension de .
Trouver au moins un automorphisme de tel que .
On déterminera par sa matrice dans la base , puis on exprimera la matrice de dans la base à l'aide de et de .
Exercice 3
Les deux parties sont indépendantes.
Soit . On note .
Partie I : Différence de deux variables aléatoires
Soit un entier naturel non nul. On considère joueurs qui visent une cible. Chaque joueur effectue deux tirs. À chaque tir, chaque joueur a la probabilité d'atteindre la cible. Les tirs sont indépendants les uns des autres.
On définit la variable aléatoire égale au nombre de joueurs ayant atteint la cible au premier tir et la variable aléatoire égale au nombre de joueurs ayant atteint la cible au moins une fois à l'issue des deux tirs.
Déterminer la loi de . Rappeler son espérance et sa variance.
Montrer que suit une loi binomiale. Donner son espérance et sa variance.
On note .
3. Que représente la variable aléatoire ? Déterminer la loi de .
4. a. Les variables aléatoires et sont-elles indépendantes?
b. Calculer la covariance du couple ( ).
Partie II : Variable aléatoire à densité conditionnée par une variable aléatoire discrète
Dans cette partie, on note une variable aléatoire suivant la loi géométrique de paramètre .
Rappeler la loi de , son espérance et sa variance.
On considère une variable aléatoire telle que : .
2. a. Montrer : .
b. Déterminer la fonction de répartition de la variable aléatoire .
c. En déduire que est une variable aléatoire à densité et en déterminer une densité.
3. On note
a. Montrer : .
b. En déduire que la variable aléatoire suit une loi exponentielle dont on précisera le paramètre.
c. Montrer : .