Accéder au contenu principal

Concours ENSAM Maroc 2016 — Énoncé de mathématiques

Concours ENSAM 2016 — Mathématiques

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

Session du 1er août 2016 — Série Sciences Mathématiques A/B — Durée : 2 h — 25 questions.

Cette page reproduit l’énoncé de l’épreuve de mathématiques du concours ENSAM 2016, série Sciences Mathématiques A/B.

L’épreuve comporte une première partie à réponses précises, puis une partie QCM.

Consignes de l’épreuve

  • Durée : 2 heures.
  • Questions 1 à 16 : une réponse juste rapporte 2 points ; une réponse fausse ou une absence de réponse rapporte 0 point.
  • Questions 17 à 25 : une réponse juste rapporte 2 points ; une absence de réponse rapporte 0 point ; une réponse fausse ou plusieurs réponses cochées retirent 1 point.
  • La fiche ne doit porter aucun signe indicatif ni signature.

Énoncé — ENSAM 2016 — Mathématiques

Question 1 — Limite d’une somme de puissances

Énoncé

On suppose que \(a_n\ne1\) pour tout \(n\) et que :

\[ \lim_{n\to+\infty}a_n=1. \]

L’entier strictement positif \(k\) étant donné, calculer :

\[ Q_1= \lim_{n\to+\infty} \frac{a_n+a_n^2+a_n^3+\cdots+a_n^k-k}{a_n-1}. \]

Question 2 — Suite récurrente

Énoncé

Soit \((u_n)_n\) une suite convergente telle que, pour tout \(n\in\mathbb N\) :

\[ \frac{1}{2}<u_n<1. \]

On considère la suite \((X_n)_n\) telle que :

\[ X_0=u_0 \qquad\text{et}\qquad \forall n\in\mathbb N,\quad X_{n+1}=\frac{X_n+u_{n+1}}{1+X_nu_{n+1}}. \]

Calculer :

\[ \lim_{n\to+\infty}X_n. \]

Question 3 — Condition de réalité dans le plan complexe

Énoncé

Soit \(z\in\mathbb C\setminus\{1\}\). On pose :

\[ x=\operatorname{Re}(z) \qquad\text{et}\qquad y=\operatorname{Im}(z). \]

Déterminer la relation entre \(x\) et \(y\) telle que :

\[ z\notin\mathbb R \qquad\text{et}\qquad \frac{z^2+z+1}{z-1}\in\mathbb R. \]

Question 4 — Lieu géométrique dans le plan complexe

Énoncé

Soit \(a\in\mathbb C\). Déterminer \(\Gamma\), l’ensemble des points du plan complexe dont les affixes \(z\) vérifient :

\[ |z-a|=|2z-a|. \]

Question 5 — Domaine de définition

Énoncé

Déterminer le domaine de définition \(D\) de la fonction :

\[ f(x)=\tan\left(\pi\sin\left(\frac{\pi}{6}x\right)\right). \]

Question 6 — Partie entière et polynôme

Énoncé

Soit \(P\) un polynôme à coefficients strictement positifs.

Calculer :

\[ Q_6= \lim_{x\to+\infty} \frac{E(P(x))}{P(E(x))}. \]
Précision nécessaire : la réponse attendue \(Q_6=1\) suppose que \(P\) est un polynôme non constant. Pour un polynôme constant positif \(P(x)=c\), le quotient vaut \(\dfrac{E(c)}{c}\).

Question 7 — Dérivée d’ordre n

Énoncé

Calculer la dérivée d’ordre \(n\) de la fonction :

\[ f(x)=\frac{\ln x}{x}. \]

Question 8 — Équation fonctionnelle

Énoncé

Trouver l’ensemble \(Q_8\) de toutes les fonctions dérivables :

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

telles que :

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

Question 9 — Limite et dérivabilité en zéro

Énoncé

Soit \(f\) une fonction dérivable en \(0\) telle que \(f(0)=0\).

Pour \(k\in\mathbb N^\ast\), trouver :

\[ Q_9= \lim_{x\to0} \frac{1}{x} \left( f(x)+f\left(\frac{x}{2}\right)+f\left(\frac{x}{3}\right)+\cdots+f\left(\frac{x}{k}\right) \right). \]

Question 10 — Équation différentielle

Énoncé

Soit \(y:x\longmapsto y(x)\) la solution de l’équation différentielle :

\[ y'\tan x=y\ln y, \qquad y(0)=\pi. \]

Calculer :

\[ Q_{10}= \lim_{x\to\frac{\pi}{2}}y(x). \]
Remarque sur l’énoncé original : la condition \(y(0)=\pi\) est incompatible avec l’équation différentielle au point \(x=0\). Cette formulation est reproduite telle qu’elle figure sur le sujet.

Question 11 — Limite trigonométrique et exponentielle

Énoncé

Évaluer la limite :

\[ Q_{11}= \lim_{x\to+\infty} \left[ \frac{\pi}{2} - \left( \tan\left(\frac{\pi x}{2x+1}\right) \right)^{\frac{1}{x}} \right]. \]

Question 12 — Dérivée d’une fonction réciproque

Énoncé

Soit \(a<1\) et soit \(h\) une fonction définie sur \(]1,+\infty[\) par :

\[ h(x)=\log_a x-\log_x a. \]

Calculer :

\[ Q_{12}=(h^{-1})'(0). \]

Question 13 — Équation logarithmique et trigonométrique

Énoncé

Trouver \(Q_{13}\), l’ensemble des solutions de l’équation :

\[ \ln|\sin x|+\ln|\tan x|=\ln|\cos x|. \]

Question 14 — Limite d’une intégrale

Énoncé

Calculer :

\[ Q_{14}= \lim_{x\to\pi} \int_{\frac{\pi}{2}}^{x} \frac{1}{1+\sin t-\cos t}\,dt. \]

Question 15 — Divisibilité dans les entiers

Énoncé

Soit \(k\in\mathbb Z\setminus\{3\}\). On pose :

\[ A= \frac{(2k^2+5k-2)(4k^2+11k+4)}{k+3}. \]

Déterminer \(S\), l’ensemble des valeurs de \(k\) telles que :

\[ A\in\mathbb Z. \]
Remarque sur l’énoncé original : le sujet exclut \(k=3\), alors que le dénominateur \(k+3\) impose d’exclure \(k=-3\). La condition est reproduite telle qu’elle est imprimée.

Question 16 — Partie entière et limite

Énoncé

Calculer :

\[ Q_{16}= \lim_{n\to+\infty} \frac{1}{n} E\left( \frac{\ln n}{n-\ln n} \right). \]

Question 17 — Matrice non inversible

Énoncé

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

\[ \begin{pmatrix} 1-m & -3 & 4\\ 4 & -7-m & 8\\ 6 & -7 & 7-m \end{pmatrix} \]

n’est-elle pas inversible ?

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

Question 18 — Étude locale d’une fonction

Énoncé

Soit \(f\) définie par \(f(0)=0\) et, pour \(x\ne0\) :

\[ f(x)=e^{x^2-x+\ln|x|}. \]

Alors :

A. \(C_f\) admet une tangente en \((0,0)\).
B. Sur \([0,1]\), \(C_f\) est au-dessus de la droite \(y=x\).
C. \(C_f\) admet au point \((1,1)\) une tangente de pente \(3\).
D. Aucune des trois réponses.

Question 19 — Fonction dépendant d’un paramètre

Énoncé

Soit \(m\in\mathbb R^\ast\). Soit \(f_m\) définie par \(f_m(0)=m\) et, pour \(x\ne0\) :

\[ f_m(x)=\frac{m}{x^2}e^{\frac{1}{x}}+m. \]

Soit \(C_{f_m}\) sa courbe. Alors :

A. \(f_m\) n’est pas dérivable à gauche en \(0\).
B. \(C_{f_m}\) et \(C_{f_{-m}}\) sont symétriques par rapport à l’axe des ordonnées.
C. Pour \(m>0\), \(\displaystyle\max_{]-\infty,0]}f_m=m\left(\frac{2}{\sqrt2}+1\right)\).
D. Aucune des trois réponses.

Question 20 — Probabilité de former le mot SMARA

Énoncé

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

Soit l’expérience : « tirer simultanément \(5\) jetons ». On répète cette expérience \(3\) fois en remettant à chaque tirage les \(5\) lettres tirées dans la boîte. On suppose que tous les tirages sont équiprobables.

Soit \(Y\) le nombre de fois où l’on forme le nom « SMARA » avec les \(5\) lettres tirées. Quelle est la probabilité pour que \(Y=3\) ?

A. \(\displaystyle\frac{1000}{(1001)^3}\)
B. \(\displaystyle\frac{1001}{(1001)^3}\)
C. \(\displaystyle\frac{1002}{(1001)^3}\)
D. \(\displaystyle\frac{1003}{(1001)^3}\)

Question 21 — Probabilité et ellipse

Énoncé

Une boîte \(A\) contient \(3\) jetons numérotés \(1\), \(2\) et \(4\). Une boîte \(B\) contient \(6\) jetons numérotés \(0\), \(3\), \(3\), \(5\), \(5\) et \(5\).

On tire au hasard un jeton dans \(A\), on lit le nombre \(a\) porté sur le jeton, puis on remet ce jeton dans \(A\). On effectue la même opération pour \(B\), et l’on note \(b\) le numéro du jeton tiré de \(B\).

Au couple \((a,b)\), on associe le point \(M(a,b)\). Quelle est la probabilité pour que \(M(a,b)\) soit situé sur l’ellipse d’équation :

\[ \frac{x^2}{16}+\frac{y^2}{12}=1? \]
A. \(\displaystyle\frac{1}{6}\)
B. \(\displaystyle\frac{2}{6}\)
C. \(\displaystyle\frac{3}{6}\)
D. Aucune des trois réponses.

Question 22 — Intersection d’une sphère et d’un plan

Énoncé

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

\[ A(1,1,1) \qquad\text{et}\qquad B\left(-\frac{1}{2},\frac{3}{2},0\right), \]

et les trois plans :

\[ (P):x+y+z-1=0, \qquad (Q):x-y+z+2=0, \]

et \((H)\), le plan passant par \(A\) et perpendiculaire à \((P)\) et à \((Q)\).

Soit \(S\) la sphère de centre \(B\) et passant par \(A\). Alors l’intersection de \(S\) et \((H)\) est :

A. Le cercle de centre \(\left(-\frac{1}{4},\frac{3}{2},\frac{1}{4}\right)\) et de rayon \(\sqrt{\frac{55}{8}}\).
B. Le plus grand cercle dans la sphère.
C. L’ensemble vide.
D. Aucune des trois réponses.

Question 23 — Suite définie par une intégrale

Énoncé

Soit \(n\) un entier naturel non nul et \((I_n)_n\) la suite définie par :

\[ I_n=\int_1^0 x e^{-nx^2}\,dx. \]

Choisir la bonne réponse :

A. \(\displaystyle I_n=\frac{1}{2}\left(1-\frac{1}{e^n}\right)\left(1+\frac{1}{e^n}\right)\).
B. \((I_n)_n\) est minorée par \(-\dfrac{1}{2}\).
C. \((I_n)_n\) converge vers \(0\).
D. Aucune des trois réponses.
Remarque sur l’énoncé original : le barème annonce une seule réponse juste, mais les propositions B et C sont toutes les deux vraies.

Question 24 — Nombre de solutions d’une équation trigonométrique

Énoncé

Soit l’équation :

\[ (E):\quad \sin x=\cos(2x). \]

On cherche le nombre de solutions de \((E)\) appartenant à \([0,2\pi]\) :

A. Une solution.
B. Deux solutions.
C. Trois solutions.
D. Plus de quatre solutions.

Question 25 — Dimension d’un espace vectoriel

Énoncé

Dans \(\mathbb R^4\) muni de sa base canonique \((\vec i,\vec j,\vec k,\vec l)\), on considère l’espace vectoriel \(F\) défini par :

\[ F= \left\{ \vec u(x,y,z,t)\ \middle|\ x+y+z+t=0 \right\}. \]

La dimension de \(F\), notée \(\dim(F)\), est :

A. \(1\)
B. \(2\)
C. \(3\)
D. \(4\)

Conseil de travail

Traiter d’abord les questions à réponses précises, puis aborder le QCM en tenant compte de son barème spécifique.

Commentaires