Concours ARTS ET MÉTIERS ParisTech - ESTP - ARCHIMEDE
Épreuve de Mathématiques A PSI
Durée 3 h
Si, au cours de l'épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d'énoncé, d'une part il le signale au chef de salle, d'autre part il le signale sur sa copie et poursuit sa composition en indiquant les raisons des initiatives qu'il est amené à prendre.
L'usage de calculatrices est interdit.
Dans tout le sujet, désigne l'espace des fonctions de classe de à valeurs dans .
Applications directes du cours
Soit .
Démontrer que si est paire alors est impaire.
Démontrer une propriété analogue lorsque est impaire.
Soit l'application de dans qui à toute application associe l'application définie par :
3.1 Vérifier que est une symétrie vectorielle de .
3.2 Retrouver, à l'aide de , que tout élément de se décompose de façon unique comme somme d'une fonction paire et d'une fonction impaire.
4. Les réciproques des résultats obtenus dans les questions 1 et 2 sont-elles vraies?
5. Déduire des questions précédentes toutes les fonctions de qui vérifient :
Préliminaires.
On rappelle .
Soit et l'application qui à associe .
Vérifier que est un endomorphisme de .
Soit . Existe-t-il telle que ?
est-elle surjective?
Montrer que le noyau de est de dimension finie.
Déterminer une base de uniquement constituée de fonctions paires et de fonctions impaires. On pourra discuter suivant le signe de .
Quelle est la structure de l'ensemble des antécédents de la fonction constante égale à par ? Décrire précisément cet ensemble.
7.1 Déterminer l'intersection de avec , le sous-espace vectoriel de constitué des fonctions bornées de .
7.2 Ces deux sous-espaces sont-ils en somme directe?
7.3 Si on suppose , existe-t-il et tels que ?
7.4 Lorsque , les sous-espaces et sont-ils supplémentaires dans ?
Partie 1.
Soit la fonction - périodique, définie pour tout par :
1.1 Représenter graphiquement la fonction sur l'intervalle .
1.2 Calculer les coefficients de Fourier réels de .
1.3 Étudier la convergence de la série de Fourier de .
1.4 Justifier la convergence de la série et calculer sa somme .
1.5 Soit . Déterminer un entier tel que .
1.6 Calculer : .
1.7 La fonction est-elle de classe sur ?
2. Soit .
Pour tout , on définit la fonction .
2.1 Prouver que est définie et continue sur tout entier.
2.2 Déterminer les fonctions qui vérifient: .
2.3 Vérifier que la fonction est une fonction de classe sur .
2.4 Prouver que est de classe sur ] - .
3. Montrer que est solution sur ]- [ d'une équation différentielle du type où et sont des constantes réelles.
4. Calculer et (dérivée à gauche de en ).
5. En déduire que : .
6. Justifier que l'égalité précédente est encore valable sur le segment .
7. Calculer la valeur de .
8. En déduire la valeur de .
\section*{
Partie 2.
}
On prend dans cette partie : .
Prouver que l'intégrale : converge.
Soient et .
2.1 Pour quelles valeurs de l'intégrale existe-t-elle?
2.2 Pour ces valeurs, calculer .
Pour tout , exprimer sous forme d'une intégrale
Prouver que : .
En déduire le résultat :
Fin de l'épreuve
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