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Concours ENSAM 2014 — Énoncé de Mathématiques

Concours ENSAM 2014 — Mathématiques

Concours d’accès en première année des années préparatoires de l’ENSAM Casablanca-Meknès.

Samedi 2 août 2014 — Sciences Mathématiques A et B — Durée : 2 h — 25 questions.

Cette page reproduit l’énoncé de l’épreuve de mathématiques du concours ENSAM 2014 pour les séries Sciences Mathématiques A et B.

L’épreuve comporte \(15\) questions à réponses précises, puis \(10\) questions à choix multiples.

Consignes de l’épreuve

  • Questions 1 à 15 : une réponse correcte rapporte \(2\) points ; une absence de réponse ou une réponse fausse rapporte \(0\) point.
  • Questions 16 à 25 : une réponse correcte rapporte \(2\) points.
  • Dans le QCM, une absence de réponse rapporte \(0\) point.
  • Dans le QCM, une réponse fausse ou plusieurs réponses cochées retirent \(1\) point.

Énoncé — ENSAM 2014 — Mathématiques

Question 1 — Limite d’une suite

Énoncé

Calculer la limite de la suite \((u_n)_n\) définie par :

\[ u_n= \frac{n}{\sqrt{n^4+1}} +\frac{n}{\sqrt{n^4+2}} +\cdots+ \frac{n}{\sqrt{n^4+n}}. \]

Question 2 — Système trigonométrique

Énoncé

Déterminer, dans \([0,2\pi]^2\), l’ensemble \(S\) des solutions du système :

\[ \begin{cases} \sqrt2\cos x-\cos x\cos y=\dfrac12,\\[2mm] \sin x+\cos y=\sqrt2. \end{cases} \]

Question 3 — Forme algébrique d’un nombre complexe

Énoncé

Déterminer la forme algébrique de :

\[ z= \left( \sqrt{2-\sqrt3} -i\sqrt{2+\sqrt3} \right)^{42}. \]

Question 4 — Lieu géométrique dans le plan complexe

Énoncé

Déterminer \(\Gamma\), l’ensemble des points du plan complexe dont les affixes \(z\) vérifient :

\[ (iz+1)(z+i-1)\in i\mathbb R. \]

Question 5 — Produit trigonométrique

Énoncé

Soit \(a\in]0,\pi[\). Calculer :

\[ D= \prod_{k=1}^{n} \cos\left(\frac{a}{2^k}\right). \]

Question 6 — Somme avec des factorielles

Énoncé

Calculer :

\[ A_n= \sum_{k=1}^{n} \frac{k}{(k+1)!}. \]

Question 7 — Partie entière et limite

Énoncé

Calculer :

\[ \ell= \lim_{x\to0} x^2 \left( 1+2+3+\cdots+ E\left(\frac1{|x|}\right) \right). \]

Question 8 — Limite avec des racines

Énoncé

Évaluer la limite :

\[ j= \lim_{x\to0} \frac{\sqrt[3]{x+1}-\sqrt[4]{x+1}}{x}. \]

Question 9 — Équation fonctionnelle

Énoncé

Trouver toutes les applications dérivables :

\[ f:\mathbb R\longrightarrow\mathbb R \]

telles que :

\[ \forall(x,y)\in\mathbb R^2,\qquad f(x^4+y)=x^3f(x)+f(y). \]

Question 10 — Dérivée exprimée en fonction de g

Énoncé

Soit \(g\) la fonction définie par :

\[ \forall x\in]0,\pi[,\qquad g(x)=|\cos x|\sqrt{1-\cos x}. \]

Calculer \(g'(x)\) en fonction de \(g(x)\), pour :

\[ x\in]0,\pi[\setminus\left\{\frac{\pi}{2}\right\}. \]

Question 11 — Fonction réciproque

Énoncé

Soit \(h\) définie sur \(\mathbb R_+^\ast\) par :

\[ h(x)=\ln\left|e^x-e^{2x}\right|. \]

Déterminer \(h^{-1}\).

Question 12 — Limite d’une intégrale

Énoncé

Calculer :

\[ K= \lim_{\alpha\to0^+} \int_{\alpha}^{1} \frac{\arctan(x)}{x^2}\,dx. \]
Correction minimale de l’énoncé : la limite est prise pour \(\alpha\to0^+\), seule approche compatible avec l’intégrale sur \([\alpha,1]\).

Question 13 — Calcul d’une intégrale

Énoncé

Calculer l’intégrale :

\[ L= \int_0^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sqrt{\sin x}} {\sqrt{\sin x}+\sqrt{\cos x}} \,dx. \]

Question 14 — Équation différentielle

Énoncé

Résoudre l’équation différentielle :

\[ y''+2y'+10y=\sin(3x), \]

sous les conditions :

\[ \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}}y(t)\,dt=0 \qquad\text{et}\qquad y'(\pi)=\frac6{37}. \]

Question 15 — Équation dans les entiers naturels

Énoncé

Résoudre dans \(\mathbb N^2\) l’équation :

\[ x^2-y^2=404. \]

Question 16 — Matrice non inversible

Énoncé

Pour quelles valeurs de \(m\) la matrice :

\[ M= \begin{pmatrix} -1&-1&-2m\\ 1&-m+1&1\\ 2&3&m \end{pmatrix} \]

n’est pas inversible ?

Correction minimale de l’énoncé : le mot « pas », absent dans la phrase imprimée, a été rétabli. Les quatre propositions portent clairement sur les valeurs annulant le déterminant.
A. \(-1\) et un nombre négatif.
B. Uniquement \(-1\).
C. \(-1\) et un nombre positif.
D. \(-1\) et \(\dfrac12\).

Question 17 — Signe d’une fonction

Énoncé

Sur \([0,+\infty[\), la fonction \(f\) définie par :

\[ f(x)=|x|+\ln(x+1) \]

est :

A. Toujours positive.
B. Positive, puis négative, puis positive.
C. Négative, puis positive.
D. Aucune des trois réponses.

Question 18 — Étude locale et asymptote

Énoncé

Soit \(f\) définie par :

\[ f(0)=\frac1e, \qquad f(e)=0, \]

et, pour les autres valeurs de son domaine :

\[ f(x)= e^{\frac{1+\ln x}{1-\ln x}}. \]

Alors sa courbe \(C_f\) admet :

A. Une asymptote oblique en \(+\infty\).
B. En \(x=e\), une demi-tangente à gauche.
C. En \(x=e\), une demi-tangente à droite verticale.
D. Aucune des trois réponses.

Question 19 — Probabilité de tirer les lettres de SMARA

Énoncé

Dans une boîte se trouvent \(14\) jetons portant chacun une lettre du nom « SAHARA MAROCAIN ».

On tire successivement et sans remise \(5\) jetons. Quelle est la probabilité de tirer les lettres du nom « SMARA » dans un ordre quelconque ?

A. \(\displaystyle\frac1{6006}\)
B. \(\displaystyle\frac{10}{1001}\)
C. \(\displaystyle\frac{50}{14^5}\)
D. Aucune des trois réponses.

Question 20 — Probabilité et équation du second degré

Énoncé

Une boîte \(B_1\) contient deux jetons numérotés \(1\) et \(3\). Une boîte \(B_2\) contient deux jetons numérotés \(2\) et \(2\). Une boîte \(B_3\) contient deux jetons numérotés \(1\) et \(0\).

On tire au hasard un jeton \(a\) de \(B_1\), un jeton \(b\) de \(B_2\) et un jeton \(c\) de \(B_3\).

Quelle est la probabilité pour que l’équation :

\[ ax^2+bx+c=0 \]

admette des racines réelles ?

A. \(0{,}5\)
B. \(0{,}25\)
C. \(0{,}75\)
D. \(1\)

Question 21 — Plan tangent à une sphère

Énoncé

Dans l’espace muni d’un repère orthonormé, on considère les deux points :

\[ A(-1,1,1) \qquad\text{et}\qquad B(7,-5,5). \]

Soit \(S\) la sphère dont l’un des diamètres est le segment \([AB]\).

Le plan tangent à \(S\) au point \(C(1,1,-1)\) est :

A. \(2x-3y+4z+5=0\)
B. \(4x+3y+2z-5=0\)
C. \(2x+2y-z-5=0\)
D. \(4x+2y+2z-5=0\)

Question 22 — Suite définie par une intégrale

Énoncé

Soit \((u_n)_n\) la suite de terme général :

\[ u_n= \int_0^1 \frac{e^{nx}}{1+e^x} \,dx. \]

Alors :

A. \(\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\frac{u_n}{e^n}=+\infty\)
B. \(\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\frac{u_n}{e^n}=0\)
C. \(\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\frac{u_n}{e^n}=1\)
D. Aucune des trois réponses.

Question 23 — Dimension d’un espace vectoriel

Énoncé

Soit \(E\) l’espace vectoriel défini par :

\[ E= \left\{ (x,y,z,t)\in\mathbb R^4 \ \middle|\ x+y+z+t=0 \ \text{et}\ 2x+y=0 \right\}. \]

Quelle est la dimension de \(E\) ?

A. \(1\)
B. \(2\)
C. \(3\)
D. Aucune des trois réponses.

Question 24 — Nombre de solutions d’une équation trigonométrique

Énoncé

Combien l’équation :

\[ \tan x+\tan(2x)+\tan(3x)+\tan(4x)=0 \]

possède-t-elle de solutions dans :

\[ \left[0,\frac{2\pi}{3}\right]? \]
A. Cinq solutions.
B. Six solutions.
C. Sept solutions.
D. Plus de sept solutions.

Question 25 — Limite d’un produit trigonométrique

Énoncé

Calculer :

\[ \lim_{n\to+\infty} \prod_{k=0}^{n-1} \cos\left( \frac{2^k\pi}{2^n-1} \right). \]
A. \(0\)
B. \(1\)
C. \(+\infty\)
D. Cette limite n’existe pas.

Conseil de travail

Commencer par les questions à réponses précises, puis traiter le QCM en tenant compte de son barème spécifique.

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