Stages de Pré-Rentrée — Inscriptions ouvertes, places très limitées ! S'inscrire

Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 17 avril 2023· 1 796 candidats

Maths A X-ENS MP 2023 — sujet, corrigé et rapport jury

Étude de l'algèbre ℍ des quaternions, introduite comme une sous-algèbre réelle de M₂(ℂ) via Z(z₁,z₂). Moyenne 9.37, σ=3.62 sur 1796 candidats. Sujet, corrigé Hadamard et synthèse rapport jury.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.37/20

Top 25%

11.8

Présents

1 796

Top piège du sujet : Affirmer que le noyau d'un morphisme de groupes est l'ensemble vide alors qu'il contient l'élément neutre

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.37

Médiane

9.4

Écart-type

3.62

Q1 (25%)

6.9

Q3 (75%)

11.8

Candidats présents

1 796

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Étude de l'algèbre ℍ des quaternions, introduite comme une sous-algèbre réelle de M₂(ℂ) via Z(z₁,z₂). Quatre parties : structure d'algèbre et inversibilité, structure euclidienne et morphismes (lien avec SO₃(ℝ)), normes multiplicatives et compacité, puis classification des algèbres réelles sans diviseur de zéro (les seules sont ℝ, ℂ, ℍ).

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie 1 — Structure d'algèbre et inversibilité de ℍ(Q1-Q5)Niveau attendu

    Stabilité par multiplication, calcul du groupe ℍ× des inversibles, fonction N comme déterminant. Largement traitée. Connexité par arcs de SO₃(ℝ), questions accessibles.

  2. Partie IIPartie 2 — Lien avec SO₃(ℝ) et automorphismes(Q6-Q13)Difficile

    Description du noyau, continuité, surjectivité (réduction des matrices SO₃(ℝ)). Q9 nécessitait un résultat de réduction. Q12 vérification de plusieurs points : appartenance à ℍ^im, norme, orthogonalité, caractère direct.

  3. Partie IIIPartie 3 — Normes euclidiennes et compacité(Q14-Q19)Très difficile

    Caractère fermé (preuve pas toujours rigoureuse), Q14a-Q14b bien traitées. Q15-Q19 : seules les questions les plus faciles abordées. Q17-Q19 très rarement traitées.

  4. Partie IVPartie 4 — Classification des algèbres réelles sans diviseur de zéro (Frobenius)(Q20-Q27)Très difficile

    Classification des algèbres réelles algébriques sans diviseur de zéro. Factorisation du polynôme annulateur en irréductibles réels. Hypothèse 'sans diviseur de zéro' à utiliser. Partie quasiment jamais traitée à partir de Q25.

Analyse globale du jury

« Sujet sur l'algèbre des quaternions ℍ, sous-algèbre de M₂(ℂ). Sujet très long : pour les parties 3 et 4, seules les questions les plus faciles ont été généralement traitées. Il n'était pas nécessaire de traiter le sujet dans sa totalité pour avoir une excellente note. La rédaction des questions traitées devait être rigoureuse pour avoir la totalité des points. Niveau global satisfaisant, mais erreurs problématiques : noyau d'un morphisme prétendument vide alors qu'il contient le neutre ; vérification incomplète de sous-groupes ; arguments de dimension finie invoqués pour SO₃(ℝ) qui n'est pas un espace vectoriel. MP : 1796 copies, moyenne 9,37/20, σ=3,62. MPI : 229 copies, moyenne 9,19/20, σ=3,49. »

Top pièges sanctionnés

  • Affirmer que le noyau d'un morphisme de groupes est l'ensemble vide alors qu'il contient l'élément neutre-2 pts

    « Il a été régulièrement affirmé que le noyau d'un morphisme de groupes était l'ensemble vide, alors qu'il contient nécessairement l'élément neutre. »

  • Vérification incomplète des sous-groupes — oublier non-vide ou ne vérifier que la stabilité par produit-2 pts

    « La vérification qu'un ensemble était un sous-groupe n'a pas toujours été faite rigoureusement, certains oubliant de montrer que l'ensemble était non vide, ou vérifiaient simplement la stabilité par produit. »

  • Invoquer un argument de dimension pour SO₃(ℝ) qui n'est pas un espace vectoriel-2 pts

    « Des arguments de dimension ont été invoqués pour des groupes comme SO₃(ℝ) qui n'étaient pas des espaces vectoriels, ce qui n'avait pas de sens. »

  • Étudier la continuité ou montrer le caractère fermé sans réfléchir aux normes-1 pts

    « Pour étudier la continuité d'une application, ou montrer le caractère fermé d'un ensemble, beaucoup n'ont pas pris la peine de réfléchir aux normes sur les différents espaces. Puisque les espaces étaient de dimension finie, toutes les normes étaient équivalentes, mais il était important de le spécifier, et éventuellement de choisir une norme pour mener à bien le raisonnement. »

  • Référence vague aux résultats antérieurs (« d'après les résultats précédents »)-1 pts

    « L'utilisation de résultats de questions antérieures nécessite de faire une référence précise à la fois à la question et au résultat utilisé. Une formulation vague du type 'd'après les résultats précédents' ou encore 'd'après les résultats de la partie 1' n'est pas suffisamment précise pour être valorisée. »

Chapitres clés à maîtriser

Algèbre linéaire (sous-algèbres, structure d'algèbre)
Réduction des endomorphismes (polynôme annulateur, polynômes irréductibles)
Topologie (compacité, connexité par arcs, fermés)
Groupe orthogonal SO₃(ℝ) et morphismes de groupes
Espaces euclidiens (orthogonalité, normes équivalentes)

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2023

Partager

Préparation X-ENS · Maths MP

Bossez ce sujet 2023 avec un ancien taupin

Nos professeurs analysent votre copie sur ce sujet, identifient vos faiblesses et structurent votre révision pour la session 2024.

Sujet