Exercices de MPSI

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Inversion

Re: Exercices de MPSI

Message par Inversion » 30 juil. 2019 19:42

oty20 a écrit :
30 juil. 2019 01:37
Dénombrement complexe:


Dénombrer les sous-ensemble de $\{1,2,3,...,20\}$ tels que $5$ divise la somme de leurs éléments.
SPOILER:
Soit $A$ le nombre recherché. On considère le polynôme $P(X)=\prod _{i=1} ^{20} (1+X^i)$. En développant le polynôme on peut montrer que le coefficient en $X^m$ du polynôme est exactement le nombre de sous-ensembles non vides des entiers entre $1$ et $20$ dont la somme des éléments vaut $m$. Il s'agit donc de calculer la somme des coefficients devant les monômes $X^k$ de notre polynôme $P$ où $k$ est un entier divisible par $5$. Soit $\omega$ une racine $5$-ième de l'unité. Puisque $\omega ^ 5 = 1$ et que $\sum _{i=1} ^5 \omega ^ i = 0$ on peut en déduire que le nombre recherché est $A=\frac{1}{5} \sum _{i=1} ^5 P(\omega ^ i)$. Il s'agit donc de calculer cette somme. Notons $Q$ le polynôme tel que $Q(x)=X^5-1$. On a $Q(x)=\prod _{i=1} ^5 (X - \omega ^ i)$ (en effet les racines de $Q$ sont exactement les racines $5$-ième de l'unité avec une multiplicité de $1$). On a aussi $P(\omega ^ i) = (\prod_{i=1} ^5 (1+\omega ^ i)) ^ {\frac{20}{5}} = Q(-1) ^ 4 = 16$ dans le cas où $\omega$ est une racine 5ème primitive de l'unité ce qui correspond exactement à $\omega \ne 1$. Dans le cas où $\omega=1$ on a $P(1)=2^{20}$. Ainsi on a finalement $A=\frac{1}{5}(4*16+2^{20})=2^6*\frac{1+2^{14}}{5}$

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Re: Exercices de MPSI

Message par oty20 » 30 juil. 2019 23:10

C'est bien cela, Bravo :D
''L’ennemi du savoir , n'est pas l'ignorance , mais l'illusion du savoir '' .

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Re: Exercices de MPSI

Message par Bidoof » 06 août 2019 08:12

Bonjour à tous, j'espère que vous allez bien.
Je propose un exercice qui m’intéresse : Pouvez vous caractériser les applications $h$ dérivable tel que $h \le 0 \Rightarrow h' \le 0$

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Re: Exercices de MPSI

Message par Errys » 06 août 2019 23:56

Bidoof a écrit :
06 août 2019 08:12
Bonjour à tous, j'espère que vous allez bien.
Je propose un exercice qui m’intéresse : Pouvez vous caractériser les applications $h$ dérivable tel que $h \le 0 \Rightarrow h' \le 0$
SPOILER:
Salut, intuitivement on se dit que si on est strictement négatif en un point, alors on sera strictement négatif à droite si on est assez proche et on pourra donc utiliser le meme argument.
Ainsi, une telle fonction est positive puis négative et décroissante. Clairement ces fonctions conviennent, montrons que ce sont les seules.

Soit f une telle fonction
Pour cela, montrons que si $ f(x) < 0 $ alors pour tout $ y > x $, $ f(y) < 0 $.
Soit $ A = \{y\ge x, \forall t\in [x,y], f(y) < 0\} $. $ x\in A $ donc A non vide. Supposons par l'absurde que A ne soit pas majoré et soit $ s = \sup A $.
Comme $ f(s) < 0 $, $ f'(s) < 0 $. D'après la définition de la limite, si $ \varepsilon=1> 0 $, on dispose de $ \delta>0 $ tel que si $ y\in B(s, \delta) $ et $ y\neq s $, alors :
$$ \left| \dfrac{f(y)- f(s)}{y-s} -f'(s)\right|\le 1 $$
Donc si $ y \in ]s, s + \delta[ $ on obtient :
$$ f(y) \le (y-s)(1+ f'(s)) + f(s) $$
Si on prend alors $ y \in ]s; s - f(s)/( 2 * (1+f'(s)))] $, on a alors :
$$ f(y) \le f(s)/2 < 0 $$
Donc en particulier si on fixe un tel y dans cet intervalle, on a aussi $ y\in A $ et y > s ce qui est absurde.
Ainsi, pour tout $ t\ge x, f(t) < 0 $.

Pour conclure, considérons $ B = \{x\in\mathbb{R}, f(x) < 0\} $. Si $ \inf B = -\infty $, alors f est strictement négative et décroissante sur $ \mathbb{R} $ entier.
Sinon l'inf est fini, qu'on note s. et on montre que f(s) = 0, f(x) < 0 si x > s et f(x) >= 0 si x < s !
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Re: Exercices de MPSI

Message par aguichet » 07 août 2019 09:11

SPOILER:
Et si B est vide ?
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Re: Exercices de MPSI

Message par jotier » 07 août 2019 09:34

Bonjour, je vous propose cet exercice.

On considère trois R−espaces vectoriels A, B,C et deux applications linéaires α ∈ L (A, B) et
γ ∈ L (A,C) . Montrer que si ker(α) ⊂ ker(γ), alors il existe β ∈ L (B,C) tel que γ = β ◦ α.
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Re: Exercices de MPSI

Message par Enzo42 » 08 août 2019 23:36

SPOILER:
Bonjour,

Supposons l'inclusion proposée.

Soit β de Im(α) dans Im(γ) qui à α(x) associe γ(x)
β est bien définie car si α(x) = α(y), alors x-y est dans ker(α) donc dans ker(γ) et donc γ(x) = γ(y)

Il s'agit de montrer que β est linéaire.

Soit α(x), α(y) dans Im(α) et t dans R.
β(t*α(x)+α(y)) = β(α(t*x+y) = γ(t*x+y) = t*γ(x)+γ(y) = t*β(α(x))+β(α(y)).
Donc β est bien linéaire


Soit S un supplémentaire de Im(α) dans B, posons β=0 sur S, et prolongeons β par continuité.

La fonction construite convient alors: pour x dans A, on a bien γ(x) = β(α(x)) car α(x) appartient à Im(α)
SPOILER:
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Re: Exercices de MPSI

Message par Bidoof » 10 août 2019 15:46

Errys a écrit :
06 août 2019 23:56
Bidoof a écrit :
06 août 2019 08:12
Bonjour à tous, j'espère que vous allez bien.
Je propose un exercice qui m’intéresse : Pouvez vous caractériser les applications $h$ dérivable tel que $h \le 0 \Rightarrow h' \le 0$
SPOILER:
Salut, intuitivement on se dit que si on est strictement négatif en un point, alors on sera strictement négatif à droite si on est assez proche et on pourra donc utiliser le meme argument.
Ainsi, une telle fonction est positive puis négative et décroissante. Clairement ces fonctions conviennent, montrons que ce sont les seules.

Soit f une telle fonction
Pour cela, montrons que si $ f(x) < 0 $ alors pour tout $ y > x $, $ f(y) < 0 $.
Soit $ A = \{y\ge x, \forall t\in [x,y], f(y) < 0\} $. $ x\in A $ donc A non vide. Supposons par l'absurde que A ne soit pas majoré et soit $ s = \sup A $.
Comme $ f(s) < 0 $, $ f'(s) < 0 $. D'après la définition de la limite, si $ \varepsilon=1> 0 $, on dispose de $ \delta>0 $ tel que si $ y\in B(s, \delta) $ et $ y\neq s $, alors :
$$ \left| \dfrac{f(y)- f(s)}{y-s} -f'(s)\right|\le 1 $$
Donc si $ y \in ]s, s + \delta[ $ on obtient :
$$ f(y) \le (y-s)(1+ f'(s)) + f(s) $$
Si on prend alors $ y \in ]s; s - f(s)/( 2 * (1+f'(s)))] $, on a alors :
$$ f(y) \le f(s)/2 < 0 $$
Donc en particulier si on fixe un tel y dans cet intervalle, on a aussi $ y\in A $ et y > s ce qui est absurde.
Ainsi, pour tout $ t\ge x, f(t) < 0 $.

Pour conclure, considérons $ B = \{x\in\mathbb{R}, f(x) < 0\} $. Si $ \inf B = -\infty $, alors f est strictement négative et décroissante sur $ \mathbb{R} $ entier.
Sinon l'inf est fini, qu'on note s. et on montre que f(s) = 0, f(x) < 0 si x > s et f(x) >= 0 si x < s !
Bravo tu peux dériver des inégalités :mrgreen:

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Re: Exercices de MPSI

Message par Errys » 11 août 2019 11:48

Bidoof a écrit :
10 août 2019 15:46
Errys a écrit :
06 août 2019 23:56
Bidoof a écrit :
06 août 2019 08:12
Bonjour à tous, j'espère que vous allez bien.
Je propose un exercice qui m’intéresse : Pouvez vous caractériser les applications $h$ dérivable tel que $h \le 0 \Rightarrow h' \le 0$
SPOILER:
Salut, intuitivement on se dit que si on est strictement négatif en un point, alors on sera strictement négatif à droite si on est assez proche et on pourra donc utiliser le meme argument.
Ainsi, une telle fonction est positive puis négative et décroissante. Clairement ces fonctions conviennent, montrons que ce sont les seules.

Soit f une telle fonction
Pour cela, montrons que si $ f(x) < 0 $ alors pour tout $ y > x $, $ f(y) < 0 $.
Soit $ A = \{y\ge x, \forall t\in [x,y], f(y) < 0\} $. $ x\in A $ donc A non vide. Supposons par l'absurde que A ne soit pas majoré et soit $ s = \sup A $.
Comme $ f(s) < 0 $, $ f'(s) < 0 $. D'après la définition de la limite, si $ \varepsilon=1> 0 $, on dispose de $ \delta>0 $ tel que si $ y\in B(s, \delta) $ et $ y\neq s $, alors :
$$ \left| \dfrac{f(y)- f(s)}{y-s} -f'(s)\right|\le 1 $$
Donc si $ y \in ]s, s + \delta[ $ on obtient :
$$ f(y) \le (y-s)(1+ f'(s)) + f(s) $$
Si on prend alors $ y \in ]s; s - f(s)/( 2 * (1+f'(s)))] $, on a alors :
$$ f(y) \le f(s)/2 < 0 $$
Donc en particulier si on fixe un tel y dans cet intervalle, on a aussi $ y\in A $ et y > s ce qui est absurde.
Ainsi, pour tout $ t\ge x, f(t) < 0 $.

Pour conclure, considérons $ B = \{x\in\mathbb{R}, f(x) < 0\} $. Si $ \inf B = -\infty $, alors f est strictement négative et décroissante sur $ \mathbb{R} $ entier.
Sinon l'inf est fini, qu'on note s. et on montre que f(s) = 0, f(x) < 0 si x > s et f(x) >= 0 si x < s !
Bravo tu peux dériver des inégalités :mrgreen:
L'énoncé a été changé depuis que j'ai posté ma solution (passage des inégalités larges aux inégalités strictes) ou alors j'ai rêvé ? Mais sinon j'ai l'impression que ma solution fonctionne encore malgré le changement d'énoncé, à part un détail quand f(x) = 0 ^^
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Re: Exercices de MPSI

Message par jotier » 13 août 2019 10:58

salut,
je vous propose: soit a, b, c, d des entiers naturels non nuls tels que ad=bc. Se peut-il que a+b+c+d soit premier?
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