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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 18 avril 2023· 1 859 candidats

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

Sujet en 3 parties démontrant un théorème de réduction en famille (diagonalisation simultanée) pour des matrices symétriques réelles dont les coefficients sont DSE sur ]−ρ,ρ[. Moyenne 9.25, σ=3.85 sur 1859 candidats. Sujet, corrigé Hadamard et synthèse rapport jury.

Mohamed K.

Mohamed K.

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Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.25/20

Top 25%

11.8

Présents

1 859

Top piège du sujet : Démontrer l'absolue convergence des séries inutilement (révèle une fragilité)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.25

Médiane

9.3

Écart-type

3.85

Q1 (25%)

6.7

Q3 (75%)

11.8

Candidats présents

1 859

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Sujet en 3 parties démontrant un théorème de réduction en famille (diagonalisation simultanée) pour des matrices symétriques réelles dont les coefficients sont DSE sur ]−ρ,ρ[. Partie I : étude de l'anneau D_ρ(ℝ) des fonctions DSE — norme d'algèbre, complétude, inversibilité locale, intégrité. Partie II : racines d'une famille DSE de polynômes — division euclidienne dans D_ρ(ℝ)[X], existence d'une factorisation, racine carrée d'une fonction DSE positive. Partie III : preuve…

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie I — Anneau D_ρ(ℝ) des fonctions DSE(Q1-Q7)Niveau attendu

    Stabilité par somme et produit (produit de Cauchy, convergence absolue). Norme d'algèbre ‖·‖_r. Complétude de (D_ρ(ℝ), ‖·‖_r). Inversibilité locale d'une fonction DSE ne s'annulant pas en l'origine. Intégrité. Q1-Q4 « faciles ». Q5-Q6 plus difficiles, donnaient les clés de la suite.

  2. Partie IIPartie II — Racines d'une famille DSE de polynômes(Q8-Q16)Difficile

    Norme d'algèbre sur D_ρ(ℝ)[X]. Division euclidienne dans D_ρ(ℝ)[X] par les polynômes unitaires. Continuité de la division. Théorème : si P unitaire a une racine λ de multiplicité d en t=0, P se factorise en FG avec F=(X−λ)^d en t=0 — sur un voisinage. Construction par récurrence/limite (F_n) → F....

  3. Partie IIIPartie III — Théorème de réduction en famille(Q20-Q26)Très difficile

    Preuve par récurrence sur la taille n. Diagonaliser M par blocs via familles DSE de matrices orthogonales : application du théorème 1 sur les polynômes caractéristiques + inverse d'une famille DSE de matrices inversibles (Cramer) + théorème de Gram-Schmidt en famille (utilisant la racine carrée D...

Analyse globale du jury

« Sujet démontrant un théorème de réduction en famille pour matrices symétriques réelles à coefficients DSE. Pour avoir une note correcte, il est demandé de bien réussir les questions « difficiles » (6a-7, 11-16, 20-26) — corps principal du sujet. La rédaction exclusive de réponses aux questions « faciles » (1-4, 8a-9b, 10) ne sera jamais suffisante pour une note satisfaisante. Légère baisse du niveau des candidats faibles (s'expliquerait par un grand nombre d'inscrits dont le niveau serait insuffisant pour prétendre à concourir). Maintien du bon niveau pour les admissibles. MP : 1859 copies, moyenne 9,25/20, σ=3,85. MPI : 251 copies, moyenne 9,21/20, σ=4,04. »

Top pièges sanctionnés

  • Démontrer l'absolue convergence des séries inutilement (révèle une fragilité)-1 pts

    « La plupart des candidats démontrent des choses inutiles comme des résultats d'absolue convergence qui révèlent ainsi une fragilité qui ne fut pas pénalisée par le barème à ce stade. »

  • Oublier la convergence absolue pour produit de Cauchy (Q2)-2 pts

    « Pour la stabilité de D_ρ(ℝ) par produit, nous devons aussi utiliser le produit de Cauchy pour les séries numériques absolument convergentes. L'absence de mention de nécessité de la convergence absolue a été pénalisée par le barème. »

  • Survoler le sujet en grappillant les questions faciles-3 pts

    « Il est préférable de s'attacher à traiter correctement plusieurs questions consécutives et parmi elles des questions plus difficiles, plutôt que d'essayer de survoler toutes les parties et de tenter de « grappiller » des points sur les questions les plus faciles. Le barème est établi de sorte qu'une telle stratégie est forcément vouée à l'échec. »

  • Sauter une question puis utiliser le résultat sans vérifier les hypothèses (« boîtes noires »)-1 pts

    « Il est par contre tout à fait autorisé de « sauter » une question que l'on ne serait pas parvenu pas à résoudre, puis d'en utiliser le résultat plus tard. Il faut alors veiller à ne pas oublier de vérifier soigneusement toutes les hypothèses requises pour appliquer ces « boîtes noires ». »

  • Brouillon manquant — calculs faux dans la copie au lieu d'étapes essentielles-1 pts

    « L'usage d'un brouillon est indispensable afin de ne présenter sur sa copie que les étapes essentielles d'un raisonnement ou d'un calcul et de ne pas y faire figurer des arguments faux ou trop incomplets. Rajoutons que même les vérifications triviales (comme la positivité d'une norme) doivent être évoquées, même rapidement, par soucis d'exhaustivité. »

Chapitres clés à maîtriser

Séries entières (rayon de convergence, produit de Cauchy)
Réduction des matrices symétriques (théorème spectral, Gram-Schmidt)
Espaces vectoriels normés (algèbre normée, complétude)
Anneaux et polynômes (division euclidienne, racines)
Topologie (convergence en norme, continuité)

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2023

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