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Annale · 2025★★★★★Très durSession du 24 avril 2025· 1 540 candidats

Maths D ENS Ulm MP 2025 — sujet, corrigé et rapport jury

Démonstration de la formule de Brion (1988) sur les sommes de monômes indexées par les points entiers d'un polytope. 6 parties, 48 questions. 1540 copies, moyenne 5,91/20, σ=3,89. Sujet, corrigé Hadamard et synthèse rapport jury.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Aperçu rapide

Difficulté

★★★★★Très dur

Moyenne

5.91/20

Top 25%

8.0

Présents

1 540

Top piège du sujet : Stabilité par produit des fonctions quasi-polynomiales utilisée sans démo

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

5.91

Médiane

5.3

Écart-type

3.89

Q1 (25%)

3.5

Q3 (75%)

8.0

Candidats présents

1 540

sur 2 362 inscrits · 34.8% d'absents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Démonstration de la formule de Brion (1988) qui exprime une somme de monômes indexée par les points entiers d'un polytope à l'aide d'une fraction rationnelle — généralisation en dimension supérieure de la formule de la somme géométrique. Preuve élémentaire (Beck & Robins, Computing the Continuous Discretely) basée sur la formule d'Euler ΣF(-1)^dim F = 1 sur les faces d'un polytope. Application au théorème d'Ehrhart : le nombre de points entiers dans kP est une fonction quasi-polynomiale de k.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie préliminaire — Fonctions quasi-polynomiales(1-4)Niveau attendu

    Définition, propriétés élémentaires, exemples. Q1-Q3 globalement bien réussies (espace vectoriel, unicité, périodicité). Q4 plus difficile : développement (1-ωx)^(-p) et stabilité par produit (souvent utilisée sans démo).

  2. Partie IIPartie 1 — Décomposition d'un entier en parties(5-11)Difficile

    Le nombre P(n) de décompositions de n en somme de multiples de k entiers fixés. Q5 majoration P(n) ≤ (n+1)^k. Q6-Q8 utilisent fonction génératrice et décomposition en éléments simples. Q11 finale très peu réussie.

  3. Partie IIIPartie 2.1 — Polytopes : enveloppe convexe des sommets(12-18)Difficile

    Définitions, équivalence polytope = enveloppe convexe d'un ensemble fini de points. Q12 propriétés des faces (souvent partiellement réussie). Q13 nombre fini de faces, existence d'un sommet (récurrence dimension). Q14 réciproque géométrique difficile.

  4. Partie IVPartie 2.2 — Formule d'Euler(19-24)Très difficile

    Démonstration par théorie des valuations (Klain & Rota). Q19 polytopes de R sont les segments. Q20 délicate (P ∩ {xn = z} est polytope ou vide). Très peu abordée au-delà de Q22.

  5. Partie VPartie 2.3 — Triangulations(25-28)Très difficile

    Tout polytope peut être triangulé en simplexes. Très peu abordée — réussite moyenne 1,3 % en moyenne, 5,6 % pour les 160 meilleures.

  6. Partie VIPartie 3 — Polytope de Birkhoff(29-32)Difficile

    Étude du polytope des matrices bistochastiques, sommets = matrices de permutation (théorème de Birkhoff-Von Neumann). Q29-Q32 raisonnablement réussies par les bonnes copies. Sert d'illustration.

  7. Partie VIIParties 4 et 5 — Fractions rationnelles, Brion, Ehrhart(33-48)Très difficile

    Développement des fractions rationnelles (4), séries d'Euler-Maclaurin sur cônes, théorème de Brion (5.2), théorème d'Ehrhart (5.3). Q33-Q36 partiellement traitées par les meilleures copies. Q39 et au-delà non abordées par la quasi-totalité.

Analyse globale du jury

« Sur 2362 inscrits, 1540 ont composé. Moyenne 5,91/20, écart-type 3,89, médiane 5,3. Note brute maximale possible 66,5 ; meilleure copie 31,9 (= 18/20 final). 157 admissibles Ulm avec moyenne 13,9/20 et plus mauvaise note admissible 6,7/20. Système bonus/malus de 1 point sur la note brute pour récompenser propreté et honnêteté. Barème explicite : préliminaire + partie 1 = 12,5/20 ; + partie 2.1 = 18,7/20 ; préliminaire + Q5-8 + Q12-14 = 11,6/20. Concepteur : Julien Marché. Coordinateur : Igor Kortchemski. »

Top pièges sanctionnés

  • Stabilité par produit des fonctions quasi-polynomiales utilisée sans démo-2 pts

    « Il est à souligner que, ici et dans la suite, de nombreuses copies ont utilisé sans le démontrer le fait (vrai, mais non trivial) qu'un produit de fonctions quasi-polynomiales était quasi-polynomial. Cela a été sanctionné. »

  • Confondre produit terme à terme et produit de Cauchy-2 pts

    « Cette stratégie de démonstration faisait intervenir des produits de Cauchy et non des produits termes à termes. De nombreuses copies sont passées à côté de cette difficulté. »

  • Cardinal de J0,n] mal calculé-1 pts

    « À noter le nombre important d'erreurs commises sur le nombre d'éléments de l'ensemble J0, n]. [Le cardinal de J0,n] n'est pas n.] »

  • Espace vectoriel sans non-vide-1 pts

    « Q.(1) Un espace vectoriel doit être non vide. »

  • Identifier coefficients sans vérifier que P et Q sont polynomes-1 pts

    « Q.(2) Un nombre conséquent de copies identifie les coefficients terme à terme sans faire attention au fait que P et Q ne sont pas des polynômes. »

  • Sauter étapes pour conclure une formule donnée-3 pts

    « Mentionnons que la formule attendue étant indiquée dans l'énoncé, certaines copies ont sauté des étapes dans le calcul pour conclure avoir obtenu le résultat obtenu, à partir de calculs intermédiaires ne suffisant pas pour conclure voire faux. Ceci a été fortement pénalisé dans la notation. »

Chapitres clés à maîtriser

Séries entières (rayon de convergence, produit de Cauchy)
Fractions rationnelles (décomposition en éléments simples)
Géométrie convexe (convexité, enveloppe convexe, polytopes)
Algèbre linéaire (formes linéaires, dimension)
Combinatoire et arithmétique élémentaire

Source : Rapport du jury X-ENS · Maths MP, session 2025 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

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Questions fréquentes — 2025

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