Probabilités finies, discrètes et dénombrementFonctions (limites, continuité, dérivabilité, intégration)Algèbre linéaireRéductionCalcul différentiel et fonctions à plusieurs variablesSuites et séries de fonctions
Candidats benéficiant de le mesure "Tiers-temps": 8h00-13h20
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L'enoncé comporte 6 pages.
Les candidats sont inwites a soigner la presentation de leur copie, à mettre en awidence les principaux résultats, à respecter les motalions de l'enonce el a dommer des démonstrations completes - mais breves - de leurs affirmations.
Si au cours de l'epreuve, un candidat mepere ce qui dwi semble etre une erseur d'enonce, is le signale sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les rasions des initiatives quil est amenè à prendre.
EXERCICE 1
On désigne par l'ensemble des matrices carrées de taille 3 à coefficients réels et par la matrice nulle de .
On pose ainsi que le polynôme défini par :
Pour tout réel , on pose . Pour finir, on introduit l'application définie par :
Montrer que (la dérivée de ) admet deux racines réelles distinctes avec que l'on précisera.
Dresser le tableau de variations de en y ajoutant les valeurs de en et .
Justifier que admet trois racines . avec . On ne cherchera pas à calculer ces racines.
Soit un réel, calculer puis démontrer que est un vecteur propre de associé à la valeur propre si et seulement si .
Etablir l'existence d'une matrice inversible et d'une matrice diagonale telles que . Expliciter les matrices et en fonction des réels .
Prouver que est une application linéaire et que:
où l'on a posé .
7. Soit . Déterminer les neuf coefficients de la matrice . Que dire de si ?
8. Démontrer que est un isomorphisme.
EXERCICE 2
On considère l'application définie sur par :
ainsi que la fonction numérique des variables réelles et définie par :
où exp désigne la fonction exponentielle.
I. Etude des zéros de .
Déterminer la limite de lorsque tend vers 0 par valcurs positives. Interpréter graphiquement cette limite.
Déterminer la limite de lorsque tend vers , ainsi que la limite de lorsque tend vers . Interpréter graphiquement cette limite.
Justifier la dérivabilité de sur et déterminer sa dérivée.
Dresser le tableau de variation de en faisant apparaître les limites de en et .
Pronver l'existence d'un unique réel tel que :
Justifier que .
II. Etude d'une suite réelle.
On considère la suite définie par la relation de récurrence suivante :
Démontrer que pour tout entier existe et .
Si cette suite est convergente de limite . que peut valoir ?
Prouver que la suite est strictement croissante.
La suite est-elle convergente ?
Soit un réel. Recopier et compléter le programme suivant afin quil affiche le plus petit entier tel que :
program ecricome2013 ;
var ın : integer ;
u : real ;
A : real :
function \(\mathrm{g}(\mathrm{x}\) : real \()\) : real ;
begin
g :=
end:
begin
writeln('entrer un réel \(\mathrm{A}>0^{\prime}\) ):
readln(A) ;
\(\mathrm{u}:=\exp (1): \mathrm{n}:=0\);
while ................ do
begin
.................;
..................;
end ;
writeln( .................) :
end.
III. Extrema de sur .
Justifier que est de classe sur l'ouvert .
Calculer les dérivées partielles premières et prouver que possède un unique point critique noté d'abscisse et d'ordonnée à déterminer en fonction de .
Calculer les dérivées partielles secondes sur et établir que
La fonction présente-t-elle un extremum local en sur l'ouvert ? Si oui, en donner sa nature (maximum ou minimum).
EXERCICE 3
Soient et deux entiers avec et . On considère une urne contenant boules noires et boules blanches, toutes indiscernables.
Un joueur A effectue des tirages successifs d'une boule sans remise dans l'urne jusquà obtenir une boule blanche.
Il laisse alors la place au joueur qui effectue des tirages successifs d'une boule avec remise daus l'urne jusqu'à obtenir une boule blanche.
On note la variable aléatoire réelle égale au nombre de boules noires tirées par A avant de tirer une boule blanche et on appelle la variable aléatoire réelle égale au nombre de boules noires tirées par avant de tirer une boule blanche (s'il ne reste plus de boule noire, on a donc ).
Par exemple, si et et que les tirages successifs ont donné une boule : « noire, blanche noire, noire, noire, noire, blanche» alors:
A a effectué deux tirages, il a retiré une boule noire puis une boule blanche de l'urne :
l'urne contient maintenant 8 boules dont deux noires et six blanches :
B a effectué ensuite cinq tirages dans cette urne, il a pioché 4 boules noires qu'il a reposé dans l'urne après chaque tirage puis il a pioché une boule blanche :
vaut 1 et vaut 4.
I. Etude d'un cas particulier .
Pour ce cas particulier on pourra s'aider d'un arbre pondéré.
On suppose donc ici que l'urne contient initialement 2 boules blanches et 2 boules noires.
Donner les probabilités des événements : .
En déduire l'espérance et la variance de .
Montrer que la probabilité de l'événement est donnée par :
Pour tout entier i naturel non nul, déterminer les probabilités suivantes :
En déduire la loi de . Uniquement à l'aide de l'expression de ) en fonction de . vérifier que:
Montrer que admet une espérance et la calculer.
II. Retour au cas général.
Pour tout , calculer la probabilité puis vérifier que :
Utiliser la question qui précède pour justifier que :
Par conséquent, on vient de démontrer la formule suivante:
Soient et . Comparer et puis justifier que :
A l'aide des questions précédentes, montrer que l'espérance de la variable est donnée par:
En déduire l'espérance de .
5. Pour tout de , et pour tout entier non nul, déterminer la probabilité suivante :
Pour tout de , et pour tout entier , non nul, justifier que la série est convergente et déterminer sa somune.