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Annale · 2021★★★Niveau moyenSession du 4 mai 2021· 3 999 candidats

Maths I Centrale-Supélec PSI 2021, sujet, corrigé et rapport jury

Trois parties : généralités sur les marches aléatoires, convergence de suites de matrices stochastiques (Perron-Frobenius), application au PageRank web. Moyenne 9.07, σ=3.83, médiane 8.7. Sujet, corrigé Hadamard et rapport jury.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Top piège du sujet

Système complet d'événements ≠ probabilités (Q1)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.07

Médiane

8.7

Écart-type

3.83

Q1 (25%)

6.0

Q3 (75%)

12.0

Candidats présents

3 999

sur 4 226 inscrits · 5.4% d'absents

Comparaison

Comment ce sujet se compare aux autres

Moyenne en hausse de +1.48 par rapport à 2020 (9.07 vs 7.59). Écart-type plus resserré (σ 4.19 → 3.83), notes moins dispersées. Sujet plus accessible que la session précédente.

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Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Marches aléatoires sur un graphe et comportement asymptotique de mesures de probabilités. Théorème de Perron-Frobenius dans le cas d'une matrice stochastique. Application à la gestion du flux des pages du web. Trois grandes parties : généralités sur marches aléatoires (deux exemples simples), convergence de suites de matrices stochastiques, application à des modèles de navigation sur le web.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IGénéralités sur les marches aléatoiresNiveau attendu

    Études de deux exemples simples. Q1 : confusion événement/probabilité, système complet d'événements (famille d'événements, pas de probabilités). Q4 : argument de continuité attendu, pas un simple passage à la limite. Bien réussie dans l'ensemble.

  2. Partie IIConvergence de suites de matrices stochastiques(Q5-Q24)Difficile

    Très largement étudiée mais moins de succès. Confusions sur inégalités triangulaires (Q17, Q18 : |a−b| ≤ ||a|−|b|| faux). Définition de suites adjacentes. Positivité oubliée dans la définition de distribution de probabilités. λ réelle alors que λ est complexe.

  3. Partie IIIApplication à la navigation web (PageRank)(Q25+)Très difficile

    Moins abordée, position en fin et nécessité d'une vision synthétique de la partie II. Peu de candidats répondent correctement aux questions d'informatique pourtant assez classiques.

Analyse globale du jury

« La première partie a été abordée presque entièrement par tous les candidats et certaines questions ont été très bien traitées. En revanche, le cours n'est pas toujours bien appris et certains résultats (formule des probabilités totales, réduction d'une matrice symétrique réelle) ne sont parfois pas cités correctement. La deuxième partie a aussi été très largement étudiée mais avec moins de succès. La rigueur mathématique était parfois absente : confusions sur inégalités triangulaires, définition de suites adjacentes, positivité dans la distribution de probabilités. La troisième partie a été moins abordée. »

Top pièges sanctionnés

  • Système complet d'événements ≠ probabilités (Q1)-1 pts

    « Quelques candidats font une confusion entre les événements et les probabilités. En particulier, un système complet d'événements est une famille d'événements et pas de probabilités. »

  • Citer la FPT et le système complet d'événements-1 pts

    « Il est important de citer les résultats utilisés, surtout lorsque ces derniers ont un nom. Par exemple, lorsque la formule des probabilités totales est appliquée, les candidats doivent clairement le faire figurer sur leur copie et on doit également lire les mots-clés « système complet d'événements ». »

  • Théorème spectral pour matrices symétriques réelles-1 pts

    « Le théorème spectral donne un résultat sur les matrices symétriques réelles, ce dernier mot étant parfois manquant sur les copies. »

  • Suite de réels >0 converge vers >0 (faux)-1 pts

    « Une suite convergente de réels strictement positifs ne converge pas nécessairement vers un réel strictement positif. »

  • Inégalité triangulaire inversée (Q17-Q18)-2 pts

    « Dans les questions Q17 et Q18, des candidats commettent des erreurs sur les inégalités triangulaires en écrivant que |a−b| ≤ ||a|−|b|| alors que c'est l'inégalité contraire qui est vraie. Plusieurs candidats ont par ailleurs considéré que la valeur propre λ était réelle et donc ont écrit que |λ| ≤ 1 revient à −1 ≤ λ ≤ 1 alors que λ est un nombre complexe. »

  • Recopier la formule sans justification-1 pts

    « Lorsqu'une question propose de démontrer une formule qui est proposée, il ne s'agit pas simplement de recopier ladite formule : un minimum de justifications est attendu ! »

Source : Rapport du jury Centrale-Supélec · Maths PSI, session 2021 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve en quelques chiffres

L'épreuve Maths I Centrale-Supélec PSI 2021 s'est déroulée début mai 2021, en 4 heures, coefficient 15. 3999 candidats présents pour 4226 inscrits (5.4% d'absents).

Sujet en trois parties autour des marches aléatoires sur un graphe et du théorème de Perron-Frobenius pour matrices stochastiques, avec application à la gestion du flux des pages du web (PageRank).

La moyenne brute s'est établie à 9.07/20, écart-type 3.83. Médiane 8.7, premier quartile 6.0, troisième quartile 12.0. Le jury note « cette année une meilleure maîtrise de la rédaction », partie non négligeable propose une rédaction agréable mêlant rigueur, justesse et clarté.

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Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Stratégie clé : capitaliser sur la partie I (bien réussie) avec FPT et SCE explicites, et soigner les inégalités triangulaires en partie II (||a|−|b|| ≤ |a−b|).

Si tu vises 9-12/20 (médiane à top 25%)

Concentre-toi sur la partie I (Q1-Q4), citer la FPT et le SCE explicitement. Q4 : argument de continuité (pas un simple passage à la limite). Théorème spectral : matrice symétrique réelle.

Si tu vises 14+ (top 10%)

Il faut traiter la partie II (Q5-Q24) : inégalités triangulaires correctes, valeur propre λ complexe (|λ| ≤ 1 ≠ −1 ≤ λ ≤ 1), positivité dans la distribution de probabilités. Et entamer la partie III (PageRank, algorithmique).

Gestion des 4h : 1h sur la partie I (généralités marches aléatoires), 2h sur la partie II (Perron-Frobenius, matrices stochastiques), 45 min sur la partie III (PageRank), 15 min de relecture. Justifier toute formule donnée : ne pas la recopier.

Conseils du jury

Cinq conseils transversaux

  • Système complet d'événements = famille d'événements, pas de probabilités. Citer la FPT avec ses mots-clés.
  • Théorème spectral pour matrices symétriques réelles : le mot « réelle » est essentiel.
  • Inégalité triangulaire ||a|−|b|| ≤ |a−b| : pas l'inverse.
  • Valeur propre λ complexe : |λ| ≤ 1 ne donne pas −1 ≤ λ ≤ 1.
  • Justifier une formule donnée : ne pas la recopier sans démonstration.

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2021

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Préparation Centrale-Supélec · Maths PSI

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