Exercices de MPSI

Un problème, une question, un nouveau théorème ?
rabhix98

Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par rabhix98 » 03 févr. 2016 22:13

JeanN a écrit :
rabhix98 a écrit :
corderaide a écrit :<3

Comment je la voyais venir à des kilomètres, ton erreur :D (genre inversion à la con de deux indices, ou un truc du genre)
Pire même :oops:
Sinon, ça se démontre avec des outils de Terminales ou pas ?
Oui, en commençant par expliquer la méthode du pivot de Gauss pour transformer un système linéaire et son interprétation matricielle...
Le bon point de départ est le suivant :
Je me donne A et B deux matrices carrées de taille n et je suppose que BA=In (matrice identité)
Alors pour toute colonne X (à n lignes...), AX=0 implique BAX=0 donc X=0
Puis tu démontres que la première colonne de A est non nulle car si elle est nulle, A(1,0,...,0)=0 alors que (1,0,...,0) différent de 0
Petite précision : (1,0,....,0) désigne la colonne à n ligne qui contient un 1 suivi de n-1 zéros.
Etant non nulle, cette première colonne de A contient un coefficient non nul qui peut te servir de pivot.
C'est là que je zappe les détails
Tu peux alors trouver une matrice inversible P1 telle que la première colonne de P1*A soit (1,0,...,0)
En fait, on peut présenter ainsi p1*A :
$ P_1\times A=
\left(\begin{array}{cc}
1 & L1 \\
0_{n-1,1} & A1
\end{array} \right ) $

avec A1 une matrice carrée de taille n-1
Reste à vérifier que A1*Y=0 implique Y=0 pour tout colonne Y de taille n-1 pour ensuite recommencer : la première colonne de A1 est non nulle, on peut choisir un pivot, trouver P2 inversible telle que $ P2\times P1\times A=
\left(\begin{array}{cc}
T_2 & L2 \\
0_{n-2,2} & A2
\end{array} \right ) $ avec T2 triangulaire supérieure 2*2 avec des 1 sur la diagonale.
En poursuivant (récurrence ...), on obtient Pn*...*P2*P1*A triangulaire avec des 1 sur la diagonale puis en poursuivant notre méthode de pivot, Qn*...*Q1*Pn*...*P1*A=In (la matrice identité)
La matrice C=Qn*...*Q1*Pn*...*P1 est inversible comme produit de matrices inversibles donc je peux multiplier l'égalité précédente à gauche par l'inverse de C pour obtenir $ A=C^{-1} $ donc A est inversible.
Enfin, l'égalité BA=In donne après multiplication à droite par $ A^{-1} $ : $ B=A^{-1} $
Conclusion : B est l'inverse de A donc A et B commutent.

Ouf...

Bon, à la relecture, je pense que ce texte est essentiellement inintelligible pour un terminale normal mais j'ai la flemme de détailler davantage ou de faire un effort de pédagogie plus important. C'est tout de même tellement plus facile d'expliquer ça devant un tableau...
Enfin, je crois assez fort qu'il n'y a pas de méthode plus simple ne recourant pas à un théorème de dimension finie.
Je crois avoir à peu près compris, merci :D .

Magnéthorax

Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par Magnéthorax » 04 févr. 2016 09:40

Pour alléger la présentation à destination des terminales, c'est typiquement le genre de situation on je présenterais les choses dans le cas des matrices d'ordre 2, 3 ou 4 en constatant qu'il n'y a pas d'obstacle à une généralisation. Formellement c'est moins bon, mais on ne perd pas de vue les arguments principaux.

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Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par JeanN » 04 févr. 2016 11:25

Magnéthorax a écrit :Pour alléger la présentation à destination des terminales, c'est typiquement le genre de situation on je présenterais les choses dans le cas des matrices d'ordre 2, 3 ou 4 en constatant qu'il n'y a pas d'obstacle à une généralisation. Formellement c'est moins bon, mais on ne perd pas de vue les arguments principaux.
Tant qu'à faire d'être peu compréhensible (pas de tableau, de voix...) j'ai préféré traiter le cas général ;)
Professeur de maths MP Lycée Sainte-Geneviève

rabhix98

Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par rabhix98 » 04 févr. 2016 19:47

Soit $ f : \mathbb N \rightarrow \mathbb N $ une application qui verifie la propriété $ (\forall n \in \mathbb N) $ $ f(n+1) > f(f(n)) $ . Montrer que $ (\forall n \in \mathbb N) $ $ f(n)=n $.

J'ai trouvé une solution assez sympa mais trop longue à écrire (ne maîtrisant pas le latex). Je l'envoie donc en photo ( dites moi ce que vous n'arrivez pas à lire :P )
Page 1: Image

Page 2: Image

Nope

Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par Nope » 04 févr. 2016 20:56

Ta solution m'a l'air pas mal ! Par contre je crois que ce que tu fais n'est pas une récurrence forte pour montrer que f est croissante, c'est une récurrence normale, nan ?
Tu as vu la mienne en 5 lignes (bien moins rigoureuse par contre...) ?
Soit $ \alpha_n = f(\alpha_{n-1}-1) $ avec $ \alpha_0 = f(0) $

alors $ f(\alpha_n) =f(f(\alpha_{n-1}-1)) < f(\alpha_{n-1}) $
Ah oui mais les $ f(\alpha_{n}) $ sont strictement décroissants donc ça pose un petit souci, c'est donc qu'à un moment la relation de récurrence ne marche plus, donc que $ \alpha_n = 0 $.
Mais maintenant si on prend un entier $ p $ quelconque tel que $ f(p)=0 $ alors $ f(f(p-1)) < f(p) = 0 $ ce qui pose encore un problème. Donc si $ f(p) = 0 $, alors $ p=0 $.
Plus encore, quand on regarde $ f(0) = f(\alpha_n) < f(\alpha{n-1}) < ... < f(\alpha_0) = f(0) $ ce qui pose encore un problème donc la suite $ \alpha_n $ n'est même pas licite à partir de $ n=1 $
Donc $ f(0) = 0 $ et $ \forall n > 0, f(n) > 0 $.
J'ai conclu en disant que le même raisonnement s'appliquait sans mal pour montrer que $ f(1) = 1 $ puis ..... $ f(n) = n $

rabhix98

Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par rabhix98 » 04 févr. 2016 21:12

Nope a écrit :Ta solution m'a l'air pas mal ! Par contre je crois que ce que tu fais n'est pas une récurrence forte pour montrer que f est croissante, c'est une récurrence normale, nan ?
Tu as vu la mienne en 5 lignes (bien moins rigoureuse par contre...) ?
Soit $ \alpha_n = f(\alpha_{n-1}-1) $ avec $ \alpha_0 = f(0) $

alors $ f(\alpha_n) =f(f(\alpha_{n-1}-1)) < f(\alpha_{n-1}) $
Ah oui mais les $ f(\alpha_{n}) $ sont strictement décroissants donc ça pose un petit souci, c'est donc qu'à un moment la relation de récurrence ne marche plus, donc que $ \alpha_n = 0 $.
Mais maintenant si on prend un entier $ p $ quelconque tel que $ f(p)=0 $ alors $ f(f(p-1)) < f(p) = 0 $ ce qui pose encore un problème. Donc si $ f(p) = 0 $, alors $ p=0 $.
Plus encore, quand on regarde $ f(0) = f(\alpha_n) < f(\alpha{n-1}) < ... < f(\alpha_0) = f(0) $ ce qui pose encore un problème donc la suite $ \alpha_n $ n'est même pas licite à partir de $ n=1 $
Donc $ f(0) = 0 $ et $ \forall n > 0, f(n) > 0 $.
J'ai conclu en disant que le même raisonnement s'appliquait sans mal pour montrer que $ f(1) = 1 $ puis ..... $ f(n) = n $
J'ai hésité pour la récurrence forte ( tu verras que je l'ai rajouté a posteriori :) ) mais il fallait que je montre que l'ordre ( en l’occurrence croissant) est valable pour tous les entiers inférieurs à a.
Sinon, concernant la solution, je pense qu'on a utilisé la même propriété ( à savoir que f est définie de N dans N) et me parait a priori juste :D

EPH

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Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par EPH » 05 févr. 2016 13:35

En exos de pré-rentrée pouvoir trouver les racines d'un polynôme de degré<=4.
Pour les degrés 1 et 2, normalement c'est acquis depuis la première.
"Démontrer ce n'est pas chercher à convaincre par des arguments, mais c'est établir une certaine vérité en se fondant exclusivement sur la cohérence du raisonnement",mon respectable prof de philo en Tle.

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Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par lsjduejd » 05 févr. 2016 14:41

Lol n'imp'.
8)

EPH

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Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par EPH » 05 févr. 2016 17:33

Je donne des indications pour le degré 3 ( il faut au préalable voir les subtilités des trinômes du second degré):
SPOILER:
1)Montrer qu'en connaissant la somme et le produit de deux nombres, on peut trouver ces deux nombres (lien avec les coefficients d'un trinôme)
2) Montrer que pour trouver une racine d'un polynôme de degré 3 on peut se ramener à la recherche d'une solution de (E): $ x^{3}+px+q=0 $ par une translation
3)En posant x=u+v déterminer l'équation vérifiée par u et v; Choisir le produit uv de façon à avoir $ u^{3}+v^{3}=constante $ et déduire de 1) $ u^{3} et v^{3} $ qui peuvent être complexes
4)En déduire x
Pour le degré 4 commencer à résoudre rigoureusement pour les polynômes symétriques.
"Démontrer ce n'est pas chercher à convaincre par des arguments, mais c'est établir une certaine vérité en se fondant exclusivement sur la cohérence du raisonnement",mon respectable prof de philo en Tle.

mathophilie

Re: Exercices de pré-rentrée MPSI

Message par mathophilie » 06 févr. 2016 17:54

Bravo à rahbix98 et Nope pour leurs résolutions ! :)

Je vous soumets un petit exo classique je crois :
Le polynôme $ x^7 + 3x + 3 $ admet-il des racines rationnelles ?

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