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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 29 avril 2023· 3 501 candidats

Maths I Centrale-Supélec PC 2023 — sujet, corrigé et rapport jury

4 parties autour de théorème de perron-frobenius. Moyenne 9.27, σ=4.01, médiane 9.1. Sujet officiel, analyse Hadamard du rapport jury et top pièges sanctionnés.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2023 :

Maths IChimieMaths IIPhysique I
Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.27/20

Top 25%

12.0

Présents

3 501

Top piège du sujet : Confusion X > 0 (toutes composantes strictement positives) vs ∃i, X_i > 0 (Q1)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.27

Médiane

9.1

Écart-type

4.01

Q1 (25%)

6.4

Q3 (75%)

12.0

Candidats présents

3 501

sur 3 652 inscrits · 4.1% d'absents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.

Présentation du sujet

Cette épreuve propose une démonstration du théorème de Perron-Frobenius pour certaines matrices symétriques réelles à coefficients positifs. Une application est proposée en fin de sujet à un théorème dû à Ky Fan. Quatre parties : (I) résultats préliminaires (cas d'égalité de l'inégalité triangulaire dans C, inégalité de Cauchy-Schwarz) ; (II) réduction des matrices 2×2 à coefficients strictement positifs ; (III) rayon spectral d'une matrice complexe et résultat de convergence ; (IV) démonstrati…

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie I — Préliminaires(Q1-Q6)Niveau attendu

    Cas d'égalité dans l'inégalité triangulaire dans C, inégalité de Cauchy-Schwarz, calculs élémentaires.

  2. Partie IIPartie II — Réduction des matrices 2×2 à coefficients strictement positifs(Q7-Q10)Niveau attendu

    Étude détaillée du cas 2×2 (vecteurs propres, valeurs propres dominantes).

  3. Partie IIIPartie III — Rayon spectral et convergence(Q11-Q20)Difficile

    Définition du rayon spectral ρ(A), normes sous-multiplicatives ‖·‖∞ et ‖·‖₂, convergence de A^k vers 0 si ρ(A)<1.

  4. Partie IVPartie IV — Démonstration du théorème de Perron-Frobenius(Q21-Q35)Très difficile

    Théorème pour matrices symétriques réelles à coefficients strictement positifs, généralisation aux matrices dont une puissance est à coefficients positifs, application au théorème de Ky Fan.

Analyse globale du jury

« Sur les 3501 copies corrigées, la moyenne constatée, en pourcentage du barème, est de 32,9%, pour un écart-type de 15,1%, ce qui permet de considérer le sujet comme de longueur raisonnable, et permettant un niveau de discrimination satisfaisant. La meilleure copie obtient 83,1% des points. La sélection des meilleurs candidats s'est essentiellement faite sur deux points : la connaissance (parfois basique) du cours et la qualité du raisonnement. Concernant le premier point, la question Q21 (théorème spectral), traitée par la quasi-totalité, n'a été réussie que par moins d'un quart. Le jury rappelle que la gestion des implications et équivalences doit se faire avec la plus grande rigueur. »

Top pièges sanctionnés

  • Confusion X > 0 (toutes composantes strictement positives) vs ∃i, X_i > 0 (Q1)-1 pts

    « Une question de calcul élémentaire, plutôt bien réussie. Les erreurs constatées ont porté majoritairement sur la confusion entre X > 0 (toutes les composantes de X sont strictement positives) et ∃i ∈ [1;n], X_i > 0. »

  • Inégalité de Cauchy-Schwarz mal connue avec valeurs absolues oubliées (Q2)-2 pts

    « L'inégalité est mal connue dans de larges proportions (et la valeur absolue est par ailleurs souvent oubliée, dans la version |⟨X,Y⟩| ⩽ |X|·|Y|). Le jury rappelle que l'inégalité de Cauchy-Schwarz ne s'applique pas à des vecteurs à composantes complexes. »

  • Inversions entre conclusions et hypothèses (Q3, Q4)-2 pts

    « Le jury note de manière importante des inversions entre conclusions et hypothèses. Par exemple, dans les questions Q3 et Q4, beaucoup de candidats seront partis de la conclusion à démontrer, pour la démontrer. »

  • Toute matrice complexe diagonalisable — erreur récurrente (Q14)-2 pts

    « Le jury note de manière récurrente l'erreur consistant à penser que toute matrice complexe est diagonalisable. »

  • Théorème spectral mal explicité (Q21)-2 pts

    « Une question de cours, globalement bien réussie, aux points près suivants : primo, le théorème spectral s'applique à des matrices symétriques réelles, secundo, l'information attendue sur les sous-espaces propres est leur orthogonalité deux à deux. »

Chapitres clés à maîtriser

Réduction — théorème spectral pour matrices symétriques réelles
Algèbre bilinéaire — produit scalaire, Cauchy-Schwarz
Topologie des espaces vectoriels normés
Inégalité triangulaire dans C — cas d'égalité
Polynômes annulateurs et spectre

Source : Rapport du jury Centrale-Supélec · Maths PC, session 2023 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

Sujet officiel, corrigé Hadamard et rapport jury — tout en un endroit.

FAQ

Questions fréquentes — 2023

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Préparation Centrale-Supélec · Maths PC

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