Aller au contenu

Centrale Maths 1 PC 2024

Corrigé de l’épreuve

Accès immédiat aux corrigés

Débloque tous les corrigés des écrits et oraux et optimise ta préparation aux concours.

Débloquer l’accès 🔓

Déjà inscrit ? Connecte-toi ici

Énoncé de l’épreuve

Énoncé Centrale 2024 – PC – Maths 1

Téléchargez et consultez gratuitement le sujet de l’épreuve Maths 1 du concours Centrale 2024 pour la filière PC.

Pages de l’énoncé

Ce sujet de Mathématiques du concours Centrale PC 2024 correspond aux épreuves disponibles sur le site officiel du concours Centrale. Retrouve sur Prépa Booster toutes les ressources nécessaires pour ta préparation, y compris les corrigés détaillés.

Recommandés

Les sujets de des autres années du concours :

Chargement des sujets recommandés...

Les autres sujets session .

Centrale Maths 2 PC 2024

Centrale Maths 2 PC 2024

Voir le sujet + corrigé
Centrale Maths 2 PC 2024

Centrale Maths 2 PC 2024

Voir le sujet + corrigé

Questions du sujet

1. Montrer que le rayon de convergence $R$ de la série entière $\sum_{n\in\mathbb N} a_n x^n$ vaut :\\
$R = \left\{ \begin{array}{ll}
1 & \text{si}\ \alpha \notin \mathbb N \\
+\infty & \text{sinon}
\end{array}\right.$

2. Donner, sans justification supplémentaire, l’expression de la fonction somme de la série entière $\sum_{n\in\mathbb N} a_n x^n$ sur $] -R, R[$.

3. Pour tout $n\in\mathbb N$, on pose $b_n = \frac{(2n)!}{2^{2n}(2n-1)(n!)^2}$. Montrer que, pour tout $x\in ]-1,1[$,\\
$\sqrt{1+x} = \sum_{n=0}^{+\infty} (-1)^{n+1} b_n x^n$.

4. Déterminer un équivalent simple de la suite $(b_n)_{n\in\mathbb N}$. En déduire la nature de la série $\sum_{n\in\mathbb N} (-1)^{n+1} b_n$.

5. Montrer que la série entière $\sum_{n\in\mathbb N} (-1)^{n+1} b_n x^n$ converge uniformément sur $[-1,1]$ et en déduire la valeur de $\sum_{n=0}^{+\infty} (-1)^{n+1} b_n$.}

6. Montrer que $\sqrt{2} = \sum_{k=0}^n (-1)^{k+1} b_k + O_{n\to+\infty}\left(\frac{1}{n^{3/2}}\right)$.

7. Montrer, par récurrence sur $n\in\mathbb N$, que, pour tout $n\in\mathbb N$, $c_n(a)$ est bien défini et que $c_n(a) > 0$.

8. Pour tout $n\in\mathbb N$, donner une expression de $c_{n+1}(a)^2 – a$ faisant intervenir $(c_n(a)^2 – a)^2$. En déduire que, pour tout $n\geq 1$, $c_n(a) \geq \sqrt{a}$.

9. Montrer que $(c_n(a))_{n\in\mathbb N}$ converge vers $\sqrt{a}$.

10. Calculer $c_1(2)$. À l’aide de la question Q8, montrer que, pour tout $n\in\mathbb N^*$,\\
$c_n(2)^2 – 2 \leq 8\left(\frac{1}{32}\right)^{2^{n-1}}$.\\
En déduire que $\sqrt{2} = c_n(2) + O_{n\to +\infty}\left(\left(\frac{1}{32}\right)^{2^{n-1}}\right)$.}

11. Parmi les deux suites $\left(\frac{1}{n^{3/2}}\right)$ et $\left(\left(\frac{1}{32}\right)^{2^{n-1}}\right)$, déterminer celle qui converge le plus vite vers zéro.

12. Écrire une suite d’instructions en Python permettant, grâce à la méthode de la question Q10, d’obtenir une approximation de $\sqrt{2}$ avec 10 décimales correctes.

13. Rappeler sans démonstration la description des matrices de $O(2)$.\\
On décrira leurs coefficients en fonction d’un paramètre $\theta\in\mathbb R$.

14. Déterminer les racines carrées de $I_2$ appartenant à $O(2)$. Que peut-on conclure quant au nombre de racines carrées de $I_2$?

15. Rappeler sans démonstration la condition nécessaire et suffisante portant sur le spectre d’une matrice symétrique pour qu’elle soit positive.}

16. Soit $M\in S_q^+(\mathbb R)$. Déterminer une matrice $B\in S_q^+(\mathbb R)$ telle que $B^2=M$.

17. Montrer que $B$ est la seule racine carrée de $M$ appartenant à $S_q^+(\mathbb R)$.\\
On note alors $\sqrt{M}$ l’unique racine carrée symétrique positive de $M$.

18. Montrer, par récurrence sur $n\in\mathbb N$ que, pour tout $n\in\mathbb N$,\\
$M_n$ est bien définie et que $M_n = P \operatorname{diag}(c_n(\lambda_1), \dots, c_n(\lambda_q)) P^T$.

19. En déduire que la suite $(M_n)_{n\in\mathbb N}$ converge vers $\sqrt{M}$.

20. Que dire du nombre du nombre de points d’annulation de $f$ sur $I$ ?}

21. Soit $r>0$ tel que $J_r\subset I$. Justifier que $s_r = \sup_{J_r} |f”|$ et $i_r = \inf_{J_r}|f’|$ sont bien définis et que $i_r>0$.\\
On note $K_r = \frac{s_r}{2i_r}$.

22. Justifier qu’il existe $r>0$ tel que $0\leq rK_r < 1$. 23. On suppose que $n\in\mathbb N$ et $c_n\in J_r$. À l’aide de l’inégalité de Taylor-Lagrange, montrer que\\ $|c_{n+1}-c| \leq K_r |c_n-c|^2$,\\ puis en déduire que $c_{n+1}\in J_r$. 24. Montrer que, si $c_0\in J_r$, alors, pour tout $n\in\mathbb N$,\\ $|c_n-c| \leq (K_r |c_0-c|)^{2^n} / K_r$\\ et conclure. 25. On désigne dans cette question par \texttt{df} la fonction Python représentant $f'$. Écrire une fonction Python\\ \texttt{newton(c0, f, df)} prenant en arguments le réel $c_0$ et les fonctions $f$ et $f'$ et renvoyant, si la suite $(c_n)_{n\in\mathbb N}$ converge, une valeur approchée de $c$ et la valeur \texttt{None} si $(c_n)_{n\in\mathbb N}$ diverge.\\ On pourra convenir ici que la suite $(c_n)_{n\in\mathbb N}$ converge si on trouve un $n\leq 50$ tel que $|f(c_n)|<10^{-10}$, et qu’elle diverge sinon.} 26. Montrer que, pour toute racine complexe $\mu$ de $P'$, la matrice $M-\mu I_q$ est inversible. En déduire que $P'(M)$ est inversible. 27. Montrer que le polynôme caractéristique $\chi_M$ de $M$ divise $P^q$. En déduire que $P(M)$ est nilpotente. 28. Montrer que la suite $(M_n)_{n\in\mathbb N}$ est stationnaire. 29. Montrer que, pour tout $n\in\mathbb N$, les matrices $M$ et $M_n$ commutent. 30. On note $A$ la limite de $(M_n)_{n\in\mathbb N}$. Montrer que $A$ est diagonalisable.} 31. On pose $N = M-A$. Justifier que $A$ et $N$ commutent et que $N$ est nilpotente. 32. En utilisant le développement limité en 0 de la fonction $x\mapsto \sqrt{1+x}$, montrer qu’il existe un polynôme $R_q\in\mathbb R[X]$ tel que $X^q$ divise $1+X - R_q(X)^2$. 33. En déduire l’expression d’une racine carrée de $I_q + N$ lorsque $N$ est une matrice nilpotente. 34. Justifier que $A$ et $N$ sont à coefficients réels et que $A$ est diagonalisable dans $\mathcal M_q(\mathbb R)$. 35. Montrer que le spectre de $A$ est inclus dans $\mathbb R^*_+$.} 36. Justifier que la méthode de Héron d’Alexandrie de la sous-partie II.C peut être appliquée à la matrice $A$ afin d’obtenir une racine carrée $A'$ de $A$. En déduire l’expression d’une racine carrée de $M$.}