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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 29 avril 2023· 3 592 candidats

Maths I Mines-Ponts PSI 2023, sujet et corrigé Hadamard

Sujet centré sur la convexité dans le cadre des matrices symétriques. Cinq parties : (1) résultats classiques proches du cours (positivité ⟺ spectre positif, convexité de Sn++, racine carrée, Jensen), (2) inégalité classique trace/déterminant, (3) log-concavité du déterminant (la plus difficile), (4) majoration ln det(A + tIn) à l'aide de tr(A) (courte et facile), (5) DL de det(A + tM) et de (A…

Équipe Hadamard

Équipe Hadamard

Rédacteurs Hadamard, polytechniciens, centraliens et normaliens, orientation, méthode et concours de prépa

Session 2023 :

Maths IChimieInformatiqueMaths II

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

10.93

Médiane

10.9

Écart-type

4.29

Q1 (25%)

8.0

Q3 (75%)

13.8

Candidats présents

3 592

sur 3 731 inscrits · 3.7% d'absents

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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

Sujet centré sur la convexité dans le cadre des matrices symétriques. Cinq parties : (1) résultats classiques proches du cours (positivité ⟺ spectre positif, convexité de Sn++, racine carrée, Jensen), (2) inégalité classique trace/déterminant, (3) log-concavité du déterminant (la plus difficile), (4) majoration ln det(A + tIn) à l'aide de tr(A) (courte et facile), (5) DL de det(A + tM) et de (A + tM)⁻¹, comportement asymptotique. L'échelonnement des notes est très satisfaisant.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie 1, Résultats classiques (théorème spectral, racine carrée, Jensen)(Q1-Q?)Niveau attendu

    Équivalence positivité matrice / positivité du spectre ; convexité de Sn++(R) ; existence d'une racine carrée pour Sn++(R) ; inégalité de convexité (Jensen). Très proches du cours.

  2. Partie IIPartie 2, Inégalité trace-déterminant(Q?-Q?)Niveau attendu

    Démonstration et amélioration d'une inégalité classique portant sur la trace et le déterminant. Assez élémentaire.

  3. Partie IIIPartie 3, Log-concavité du déterminant sur Sn+(R)(Q?-Q?)Difficile

    Nettement plus difficile. Démontre la log-concavité du déterminant sur Sn+(R).

  4. Partie IVPartie 4, Majoration ln det(A + tI) via tr(A)(Q?-Q?)Niveau attendu

    Courte et facile. On y majore le logarithme du déterminant de A + tIn à l'aide de la trace de A.

  5. Partie VPartie 5, DL de det(A + tM) et de (A + tM)⁻¹(Q?-Q?)Difficile

    Établit les développements limités de t → det(A + tM) et de t → (A + tM)⁻¹ pour obtenir un comportement asymptotique de (det(I + tM))^(−α) pour α > −1/n fixé. Fonctions vectorielles.

Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Maths PSI, session 2023 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve Maths I 2023

L'épreuve Maths I Mines-Ponts PSI 2023 s'est déroulée fin avril 2023, durée 3h, coefficient 4. Concours commun Mines-Ponts qui ouvre 9 écoles d'ingénieur en filière PSI (Mines Paris, Ponts ParisTech, ISAE-SupAéro, ENSTA, Télécom Paris…).

Inégalités de convexité portant sur des fonctions définies sur Sn+(R) et Sn++(R) (matrices symétriques positives et définies positives). Thèmes : analyse de 1ère année (convexité), algèbre linéaire, algèbre bilinéaire ; le théorème spectral joue un rôle essentiel. Les fonctions vectorielles apparaissent en fin de problème. Le sujet établit notamment la log-concavité du déterminant sur Sn+(R) et donne des développements limités de t → det(A + tM) et t → (A + tM)⁻¹.

Le rapport jury officiel CCMP est disponible via le lien ci-dessus. Notre analyse synthétise ses commentaires sur les copies. La section méthode ci-dessous donne les leviers Hadamard généraux pour cette épreuve.

Méthode Hadamard

Comment aborder ce sujet

Trois leviers Hadamard pour cette épreuve :

  • Annales en blanc dans les conditions du concours (durée stricte, sans calculatrice).
  • Cours rigoureux : définitions exactes, énoncés des théorèmes avec hypothèses (TCD, théorème spectral…).
  • Rédaction et présentation : Mines-Ponts demande des résultats soulignés et une copie aérée.

Accompagnement personnalisé

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Structure du sujet

5 parties pour Maths I 2023

Partie 1

Q1-Q?Difficulté moyenne

Partie 1, Résultats classiques · théorème spectral, racine carrée, Jensen

Équivalence positivité matrice / positivité du spectre ; convexité de Sn++(R) ; existence d'une racine carrée pour Sn++(R) ; inégalité de convexité (Jensen). Très proches du cours.

Partie 2

Q?-Q?Difficulté moyenne

Partie 2, Inégalité trace-déterminant

Démonstration et amélioration d'une inégalité classique portant sur la trace et le déterminant. Assez élémentaire.

Partie 3

Q?-Q?Difficile

Partie 3, Log-concavité du déterminant sur Sn+(R)

Nettement plus difficile. Démontre la log-concavité du déterminant sur Sn+(R).

Partie 4

Q?-Q?Difficulté moyenne

Partie 4, Majoration ln det(A + tI) via tr(A)

Courte et facile. On y majore le logarithme du déterminant de A + tIn à l'aide de la trace de A.

Partie 5

Q?-Q?Difficile

Partie 5, DL de det(A + tM) et de (A + tM)⁻¹

Établit les développements limités de t → det(A + tM) et de t → (A + tM)⁻¹ pour obtenir un comportement asymptotique de (det(I + tM))^(−α) pour α > −1/n fixé. Fonctions vectorielles.

Approfondissement

4 leviers pour gagner des points

Nos profs Hadamard, anciens taupins admis à Polytechnique, aux ENS, à CentraleSupélec, Mines Paris ou Ponts ParisTech, ont tous passé ce type d'épreuve. Voici les leviers concrets qu'ils transmettent à leurs élèves pour Maths I Mines-Ponts PSI.

Levier 1

Gestion du temps

3h d'épreuve, coefficient 4. Réserver 10-15 min de lecture intégrale, traiter les questions accessibles en priorité, garder 15-20 min de relecture finale. Sur Mines-Ponts, une réponse partielle bien rédigée vaut mieux qu'un brouillon complet illisible.

Levier 2

Hypothèses des théorèmes

Citer un théorème ne suffit pas, vérifier explicitement chaque hypothèse (continuité, intégrabilité, dimension finie, hypothèses de domination). C'est la différence entre la moyenne et le top 10% sur Mines-Ponts.

Levier 3

Présentation de la copie

Numéroter les questions cohéremment, encadrer ou souligner les résultats, écriture lisible (pas de stylo qui bave, pas d'écriture minuscule). Le rapport Mines-Ponts insiste : aucun bénéfice du doute n'est accordé sur une copie illisible.

Levier 4

Progression par paliers

Le sujet 2023 se décompose en 5 parties. Sécuriser entièrement la première avant de passer à la suivante : un palier propre rapporte plus que trois paliers bâclés. Les questions de cours et applications directes sont à viser à 100%.

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Réviser

Chapitres à prioriser après ce sujet

  • Algèbre bilinéaire, théorème spectral, matrices symétriques (définies) positives
  • Convexité (Jensen), analyse 1ère année
  • Trace et déterminant, inégalités classiques
  • Fonctions vectorielles et développements limités
  • Réduction des endomorphismes symétriques, chapitre Hadamard avec définitions, théorèmes et exercices corrigés.

Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Le sujet Maths I 2023 se découpe en 5 parties. Stratégie : sécuriser les questions de cours et de calcul direct avant d'attaquer les questions discriminantes.

Si tu vises 9-12/20 (IMT Atlantique / Télécom Paris)

Concentre-toi sur les questions de cours et de calcul direct. Les questions d'ouverture sont conçues pour être abordables, il suffit d'identifier le bon théorème et de poser correctement les hypothèses.

Si tu vises 14+ (Mines Paris / Ponts ParisTech)

Tu dois aller jusqu'au bout du sujet. L'élément discriminant : justifier proprement les hypothèses (intégrabilité, continuité, hypothèses des théorèmes) et soigner les applications numériques jusqu'à l'unité finale.

Gestion des 3h : 5-10 min de lecture intégrale, traitement linéaire en sécurisant le cours, finir par les questions de synthèse. Numérisation des copies : ratures propres, pas d'encre gommable, résultats soulignés ou encadrés.

Conseils du jury

Conseils transversaux

  • Vérifier les hypothèses des théorèmes avant de les appliquer, citer un théorème ne suffit pas.
  • Soigner la présentation : copies numérotées, résultats encadrés, écriture lisible. Le rapport Mines-Ponts l'exige explicitement.
  • Lire le sujet en entier avant de commencer pour identifier le fil conducteur.
  • Mieux vaut bien traiter une partie que produire un discours inconsistant sur tout le sujet.
  • Indiquer les unités et ordres de grandeur sur chaque application numérique.

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2023

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Préparation Mines-Ponts · Maths PSI

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