36 questions. Chaque partie est annotée : consultez l'indication en cas de blocage, ou révélez le corrigé rédigé une fois votre démarche engagée.
Partie I
On note GLn(R) le sous-ensemble de Mn,n(R) (matrices carrées de dimension n), formé des matrices inversibles. On l'appelle le groupe linéaire d'ordre n. La notation « ⋅ » désigne le produit matriciel.
AGLn(R) est un sous-espace vectoriel de Mn,n(R).
BGLn(R) n'est pas un sous-espace vectoriel de Mn,n(R).
Algèbre linéaire et matrices
Ei,j désigne la matrice élémentaire dont tous les termes sont nuls, sauf eij=1. I désigne la matrice identité de Rn.
APour toute matrice élémentaire Ei,j, i=j, la matrice I+Ei,j est inversible et admet un inverse de la forme I+αEi,j, avec α∈R.
Algèbre linéaire et matrices
Ei,j désigne la matrice élémentaire dont tous les termes sont nuls, sauf eij=1. On appelle centralisateur de GLn(R), noté C(GLn(R)), l'ensemble des matrices de GLn(R) qui commutent avec toute matrice inversible. On a :
Algèbre linéaire et matrices
Soit la matrice P=1−110101101−1−1−1101∈Mn,n(R).
Algèbre linéaire et matrices
Une matrice A est dite nilpotente si Ak=0 et Ak−1=0. On note Nn(R) le sous-ensemble des matrices de Mn,n(R) formé des matrices nilpotentes.
Algèbre linéaire et matrices
Partie II
Soit f:[0;1]→R une fonction continue et n∈N∗. On pose un(f)=(∫01∣f(t)∣ndt)1/n.
Soit λ un nombre réel, on a :
Aun(λf)=λnun(f).
Bun(λf)=λ1/nun(f).
Intégration
On suppose que f(x)⩾0 pour tout x∈[0;1], et que le maximum de la fonction f est égal à 1. Soit ε>0.
APour tout entier n⩾1, on a un(f)⩾1.
Intégration
Soit g:[0;1]→R une fonction continue, et M le maximum de la fonction x↦∣g(x)∣ sur [0;1].
An→∞limun(g)=M.
Intégration
Partie III
Pour tout entier n∈N, on pose In=∫0π/2(cost)ndt.
ALa suite In est croissante.
BLa suite In est décroissante.
CLa suite In n'est ni croissante, ni décroissante.
DIl existe n0∈N tel que la suite In soit décroissante pour n⩾n0.
Intégration
On a :
AI0=1.
BI0=2π.
Intégration
À l'aide d'une intégration par parties, on montre que la suite In satisfait la propriété :
A(n+1)In+1=nIn.
Intégration
On en déduit que la suite In vérifie :
An→∞lim(nInIn−1)=2π.
Intégration
On déduit des résultats précédents :
An→∞limn(In)2=π2.
Intégration
On peut montrer que :
AI2n=2×4×⋯×2n1×3×⋯×(2n−1) pour tout n⩾1.
Intégration
On déduit des résultats précédents que :
An→∞lim2×4×⋯×2n1×3×⋯×(2n+1)⋅n1=π2.
Intégration
Pour tout entier n∈N et tout nombre x∈]−2π;2π[, on pose Fn(x)=∫0x(tant)ndt. On a :
Intégration
Pour tout entier n∈N et tout nombre x∈]−2π;2π[, on pose Fn(x)=∫0x(tant)ndt.Pour ∣x∣<2π, on a l'égalité
Intégration
Pour tout entier n∈N et tout nombre x∈]−2π;2π[, on pose Fn(x)=∫0x(tant)ndt.On en déduit :
Intégration
Pour tout entier n, on pose Jn=∫0π/4(tant)ndt.
A
Intégration
Pour tout entier n, on pose Jn=∫0π/4(tant)ndt.Soit a un réel vérifiant 0<a<4π. On peut montrer que :
Intégration
Pour tout entier n, on pose Jn=∫0π/4(tant)ndt.On en déduit :
A
Intégration
Pour tout entier n, on pose Jn=∫0π/4(tant)ndt.Pour tout entier n⩾1, on a l'égalité :
Suites et séries numériques
On peut ainsi en déduire que :
An→∞lim(1−31+51−⋯+2n−1(−1)n)=4π.
Suites et séries numériques
Partie IV
Soient n∈N∖{0;1} et {ω0,…,ωn−1} les racines n-ièmes de l'unité : ωk=ωk avec ω=ei2π/n. Soit p∈N. On note (kn)=k!(n−k)!n!.
On établit que :
Ak=0∑n−1ωkp=1−ωp1+ωnp si ωp=1.
Nombres complexes
Un calcul permet d'obtenir :
Ak=0∑n−1(kn)ωk=2ncosnnπ−1.
Nombres complexes
Le produit k=1∏n−1ωk vaut :
A(−1)n.
B(−1)n−1.
Nombres complexes
Dans toute la suite, E(x) désigne la fonction « partie entière de x », et j est la racine cubique de l'unité dont la partie imaginaire est strictement positive. On a :
A(1+1)n=k=0∑n2(kn).
Nombres complexes
j est la racine cubique de l'unité dont la partie imaginaire est strictement positive. De même,
A(1+j2)n=k=0∑n(kn)j2k.
Nombres complexes
E(x) désigne la fonction « partie entière de x », et j est la racine cubique de l'unité dont la partie imaginaire est strictement positive. On pose Zn=2n+(1+j)n+(1+j2)n. La notation k≡j(n) signifie que le reste de la division euclidienne de k par n est j. On souhaite distinguer les cas selon lesquels k≡0(3), k≡1(3) ou k≡2(3). On a la décomposition suivante :
Nombres complexes
E(x) désigne la fonction « partie entière de x », et j est la racine cubique de l'unité dont la partie imaginaire est strictement positive. On pose Zn=2n+(1+j)n+(1+j2)n. On obtient alors :
Nombres complexes
j est la racine cubique de l'unité dont la partie imaginaire est strictement positive. On remarque que :
A(1+j)n+(1+j2)n=−2Re((1+j)n).
Nombres complexes
E(x) désigne la fonction « partie entière de x », et j est la racine cubique de l'unité dont la partie imaginaire est strictement positive. Il en résulte que :
A(1+j)n+(1+j2)n=−2cos3nπ.
Nombres complexes
Partie V
Soit (a,b,c)∈C3. On considère le système (S) : x+y+z=a, x+jy+j2z=b, x+j2y+jz=c, où j désigne la racine cubique de l'unité de partie imaginaire strictement positive.
AQuels que soient (a,b,c)∈C3, le système (S) n'admet pas de solution dans C3.
BQuels que soient (a,b,c)∈C3, le système (S) admet une solution unique dans C3.
Nombres complexes
Une solution de (S) est alors :
A(x,y,z)=(3a+bj2+cj,3a+b+c,3a+bj+cj2).
Nombres complexes
Une condition nécessaire et suffisante pour qu'une solution de (S) soit réelle (i.e. (x,y,z)∈R3) est :
Aa∈R et b=c.
Ba∈R et b=c.
Nombres complexes
Une solution réelle de (S) est alors :
A(x,y,z)=(3a+2Re(b),3a+2Re(bj2),3a+2Re(bj)).
Nombres complexes
C(GLn(R),⋅) est un groupe commutatif.
D(GLn(R),⋅) n'est pas un groupe commutatif.
EAucune des propositions n'est exacte
BPour toute matrice élémentaire Ei,j, i=j, la matrice I+Ei,j n'est pas inversible.
CPour toute matrice élémentaire Ei,i, la matrice I+Ei,i est inversible et admet un inverse de la forme I+αEi,i, avec α∈R.
DPour toute matrice élémentaire Ei,i, la matrice I+Ei,i n'est pas inversible.