CONCOURS D ADMISSION. option economique MATHÉMATIQUES. Année 2006

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1 ECRI COME Banque d épreuves communes aux concours des Ecoles esc bordeaux / esc marseille / icn nancy / esc reims / esc rouen / esc toulouse Aucun instrument de calcul n est autorisé. Aucun document n est autorisé. L énoncé comporte 5 pages CONCOURS D ADMISSION option economique MATHÉMATIQUES Année 26 Les candidats sont invités à soigner la présentation de leur copie, à mettre en évidence les principaux résultats, à respecter les notations de l énoncé, et à donner des démonstrations complètes (mais brèves) de leurs a rmations. Tournez la page S.V.P /5

2 EXERCICE. On considère la fonction f dé nie pour tout réel x par : :f (x) = x + + 2e x ainsi que la fonction g des deux variables réelles x et y dé nie par : g (x; y) = e x x + y 2 + e x. Recherche d extremum local de g:. Etudier les variations de f et donner les limites de f (x) lorsque x tend vers + et. 2. Justi er l existence d une asymptote oblique au voisinage de et donner la position de la courbe représentative de f par rapport à cette asymptote. 3. Déduire des variations de f l existence d un unique réel, élément de l intervalle [ 2; ] tel que f () =. ( on rappelle que e ' 2; 7 ) 4. Déterminer le seul point critique de g, c est-à-dire le seul couple de R 2, en lequel g est susceptible de présenter un extremum. 5. Véri er que g présente un extremum relatif en ce point. Est-ce un maximum ou un minimum? 6. Montrer que l on a : = 2. Etude d une suite réelle. On s intéresse à la suite (u n ) n2n dé nie par son premier terme u = 8n 2 N u n+ = u n f (u n ) f (u n ) et par la relation. Prouver que f est convexe sur R. En déduire que que pour tous réels x et t : 2. En déduire l inégalité suivante : Puis que pour tout entier naturel n. : f (x) + (t x) f (x) 6 f (t) 8n 2 N 6 u n+ 6 u n+ 6 u n 6 En déduire que la suite (u n ) n2n est convergente vers un réel à préciser 3. On admet que pour tout x de l intervalle[ 2; ] : 6 (x ) f (x) f (x) 6 (a) Prouver alors que pour tout entier naturel n : (x )2 e 6 u n+ 6 (u n ) 2 e (b) Puis démontrer par récurrence que pour tout entier naturel n : 6 u n 6 e 2n 4. Écrire un programme en langage Pascal permettant, lorsque l entier naturel p est donné par l utilisateur, de calculer une valeur approchée de, de telle sorte que l on ait : 6 u n 6 p 2/5

3 EXERCICE 2 Pour tout entier naturel n, on dé nit la fonction f n de la variable réelle x par : x f n (x) = x n 2 exp 2. Justi er que f n (x) est négligeable devant au voisinage de +. x2 2. Prouver la convergence de l intégrale 3. O pose I n = + R f n (x) dx + R f n (x) dx (a) A l aide d une intégration par parties portant sur des intégrales dé nies sur le segment [; A] avec A >, prouver que pour tout entier naturel n : I n+2 = (n + ) I n (b) En utilisant la loi normale centrée réduite, justi er que : r I = 2 (c) Donner la valeur de I (d) Démontrer par récurrence que pour tout entier naturel n : I 2n = r (2n)! 2 2 n n! I 2n+ = 2 n n! 4. Soit f la fonction dé nie pour tout réel x par : f (x) = f (x) si x > f (x) = si x < (a) Démontrer que f est une densité de probabilité. (b) Soit X une variable aléatoire réelle qui admet f pour densité de probabilité. i. Justi er que X admet une espérance E (X), et préciser sa valeur ii. Justi er que X admet une variance V (X), et préciser sa valeur. 5. On désigne par F et G les fonctions de répartitions respectives de X et de Y = X 2 (a) Exprimer G (x) en fonction de F (x) en distinguant les deux cas : x < et x > (b) En déduire que Y est une variable à densité. Reconnaître la loi de Y et donner la valeur de E (Y ) et V (Y ) 3/5

4 EXERCICE 3 E désigne l espace des fonctions polynômes à coe cients réels, dont le degré est inférieur ou égal à l entier naturel 2.. Etude d un endomorphisme de E. On considère l application f qui, à tout élément P de E; associe la fonction polynôme Q telle que : et B = (P ; P ; P 2 ) la base canonique de E dé nie par :. Montrer que f est un endomorphisme de E. pour tout x réel : Q (x) = (x ) P (x) + P (x) pour tout réel x : P (x) = ; P (x) = x et P 2 (x) = x 2 2. Véri er que la matrice A de f dans B, s écrit sous la forme : A 2 2 A 3 3. Quelles sont les valeurs propres de f? f est-il diagonalisable? f est-il un automorphisme de E? 4. Déterminer l image par f des fonctions polynômes R ; R ; R 2 dé nies par : pour tout réel x : R (x) = ; R (x) = x et R 2 (x) = (x ) 2 5. Montrer que B = (R ; R ; R 2 ) est une base de vecteurs propres de f. Écrire la matrice de passage P de la base B à la base B ainsi que la matrice D de f dans la base B : 6. Véri er que pour tout réel x : R2 x + 2R (x) + R (x) = P 2 (x) R (x) + R (x) = P (x) En déduire la matrice de passage de la base B à la base B 7. Écrire A en fonction de D : Démontrer par récurrence que pour tout entier naturel n : A n = P D n P et expliciter la troisième colonne de la matrice A n 2. Suite d épreuves aléatoires. On dispose d une urne qui contient trois boules numérotées de à 2. On s intéresse à une suite d épreuves dé nies de la manière suivante : La première épreuve consiste à choisir au hasard une boule dans cette urne. Si j est le numéro de la boule tirée, on enlève de l urne toutes les boules dont le numéro est strictement supérieur à j, le tirage suivant se faisant alors dans l urne ne contenant plus que les boules numérotées de à j. 4/5

5 On considère alors la variable aléatoire réelle X k égale au numéro de la boule obtenue à la k eme épreuve (k > ) On note alors U k la matrice unicolonne dé nie par : P [X k = ] U k P [X k = ] A P [X k = 2] où P [X k = j] est la probabilité de tirer la boule numéro j à la k eme épreuve. On convient de dé nir la matrice U par : U A. Déterminer la loi de X 2 (On pourra s aider d un arbre). Calculer l espérance et la variance de X 2 2. Par utilisation de la formule des probabilités totales, prouver que pour tout entier naturel k : 3. Écrire U k en fonction de A et U U k+ = A U k 4. Pour tout k de N, donner la loi de X k et véri er que l on a : lim P [X k = ] = ; k!+ lim P [X k = ] = ; k!+ lim P [X k = 2] = k!+ 5/5