Correction Concours ENSA Maroc 2022 — Mathématiques
Concours d’accès en 1ère année des ENSA Maroc — 1er août 2022 — Épreuve de mathématiques.
Concours d’accès en 1ère année des ENSA Maroc
Date : 1er août 2022
Épreuve : Mathématiques
Durée : 1 h 30 min
Cette correction reprend les 20 questions du concours ENSA Maroc 2022 avec un rappel de chaque question, une justification claire, l’idée utile à retenir et la réponse finale.
Tableau des réponses finales
Correction détaillée question par question
Question 1
Les carrés des nombres formés uniquement du chiffre \(1\) donnent un motif symétrique : \(11^2=121\), \(111^2=12321\), etc.
Question 2
Pour compter les diviseurs positifs d’un entier, on commence par sa décomposition en facteurs premiers.
Question 3
La négation de \(\forall x,\ P(x)\) est \(\exists x,\ \neg P(x)\).
Question 4
Avant d’utiliser les propriétés des logarithmes, il faut déterminer les conditions d’existence.
Question 5
Pour trouver le plus grand terme d’un développement binomial, on compare deux termes consécutifs.
Les termes du développement sont :
\[ u_k=\mathrm{C}_{22}^{k}20^{22-k}21^k. \]Pour savoir où le terme est maximal, on compare deux termes consécutifs :
\[ \frac{u_{k+1}}{u_k} = \frac{\mathrm{C}_{22}^{k+1}20^{21-k}21^{k+1}} {\mathrm{C}_{22}^{k}20^{22-k}21^k}. \]On simplifie :
\[ \frac{u_{k+1}}{u_k} = \frac{22-k}{k+1}\cdot\frac{21}{20}. \]Les termes augmentent tant que :
\[ \frac{u_{k+1}}{u_k}\ge1. \]Donc :
\[ \frac{22-k}{k+1}\cdot\frac{21}{20}\ge1. \]Comme les quantités sont positives, on multiplie :
\[ 21(22-k)\ge20(k+1). \]On développe :
\[ 462-21k\ge20k+20. \]Donc :
\[ 442\ge41k. \]Ainsi :
\[ k\le\frac{442}{41}. \] Or : \[ \frac{442}{41}\approx10{,}78. \]Donc les termes augmentent jusqu’à \(k=10\), puis le plus grand terme est le suivant :
\[ k=11. \]Question 6
Une puissance variable se traite avec l’écriture \(a_n^{b_n}=e^{b_n\ln(a_n)}\).
Question 7
Devant une différence contenant une racine, on multiplie par le conjugué.
Question 8
La continuité en un point de raccordement impose que la limite à droite soit égale à la valeur de la branche définie au point.
Pour que \(f\) soit continue en \(0\), il faut :
\[ \lim_{x\to0^+}f(x)=f(0). \]Pour \(x\le0\), on a :
\[ f(x)=ax+b. \]Donc :
\[ f(0)=b. \]On calcule la limite à droite :
\[ \lim_{x\to0^+}\frac{\ln(1+x)-x}{x^2}. \]Au voisinage de \(0\), on utilise le résultat classique :
\[ \ln(1+x)-x\sim -\frac{x^2}{2}. \]Donc :
\[ \frac{\ln(1+x)-x}{x^2}\to-\frac12. \]La continuité en \(0\) impose donc :
\[ b=-\frac12. \]La valeur de \(a\) n’intervient pas dans la continuité en \(0\), car \(f(0)=b\).
Question 9
Pour dériver un produit de puissances, la dérivation logarithmique donne rapidement \(\frac{f'}{f}\).
On écrit la fonction sous forme de puissances :
\[ f(x)=(x-1)^{\frac12}(x+2)^{-\frac23}(x+3)^{-\frac32}. \]On utilise la dérivation logarithmique :
\[ \ln f(x)=\frac12\ln(x-1)-\frac23\ln(x+2)-\frac32\ln(x+3). \]En dérivant :
\[ \frac{f'(x)}{f(x)} = \frac1{2(x-1)} - \frac2{3(x+2)} - \frac3{2(x+3)}. \]On réduit au même dénominateur :
\[ \frac{f'(x)}{f(x)} = \frac{-5x^2-x+24}{3(x-1)(x+2)(x+3)}. \]Donc :
\[ f'(x)= f(x)\, \frac{-5x^2-x+24}{3(x-1)(x+2)(x+3)}. \]En remplaçant \(f(x)\), on obtient :
\[ f'(x)= \frac{-5x^2-x+24} {3\sqrt{x-1}\sqrt[3]{(x+2)^5}\sqrt{(x+3)^5}}. \]Question 10
Pour la tangente à la courbe de \(f^{-1}\) en \(f(a)\), la pente vaut \(\frac1{f'(a)}\).
Question 11
On transforme la fraction pour faire apparaître une primitive de \(\frac1{1+x^2}\), c’est-à-dire \(\arctan x\).
Question 12
Sur un intervalle symétrique \([-1,1]\), une fonction paire permet d’écrire l’intégrale sous la forme \(2\int_0^1\).
Comme \(n=4\), on a :
\[ I_4=\int_{-1}^{1}(x^2-1)^4\,dx. \]Or :
\[ (x^2-1)^4=(1-x^2)^4. \]La fonction \((1-x^2)^4\) est paire, donc :
\[ I_4=2\int_0^1(1-x^2)^4\,dx. \]On développe :
\[ (1-x^2)^4=1-4x^2+6x^4-4x^6+x^8. \]Donc :
\[ I_4=2\int_0^1\left(1-4x^2+6x^4-4x^6+x^8\right)\,dx. \]On intègre terme à terme :
\[ I_4=2\left[ x-\frac{4x^3}{3}+\frac{6x^5}{5}-\frac{4x^7}{7}+\frac{x^9}{9} \right]_0^1. \]Donc :
\[ I_4=2\left(1-\frac43+\frac65-\frac47+\frac19\right). \]En mettant au même dénominateur \(315\) :
\[ 1-\frac43+\frac65-\frac47+\frac19 = \frac{128}{315}. \]Finalement :
\[ I_4=2\cdot\frac{128}{315} = \frac{256}{315}. \]Question 13
La formule de l’angle moitié permet de calculer exactement \(\cos\frac{\pi}{16}\).
Question 14
Les puissances de \(e^{i\pi/3}\) sont périodiques de période \(6\).
Question 15
Pour calculer une puissance complexe, on passe à la forme exponentielle ou trigonométrique.
Question 16
Pour une équation complexe du second degré, le discriminant permet d’extraire les parties imaginaires des racines.
Le discriminant de l’équation est :
\[ \Delta=\bigl(-2(m+1+i)\bigr)^2-8\bigl(m^2+(1+i)m+i\bigr). \]Après simplification :
\[ \Delta=-4m^2. \]Comme \(m\in\mathbb R\), une racine carrée de \(\Delta\) est :
\[ 2im. \]Les solutions sont donc :
\[ z_1=\frac{2(m+1+i)+2im}{4} = \frac{m+1+i+im}{2}, \] et : \[ z_2=\frac{2(m+1+i)-2im}{4} = \frac{m+1+i-im}{2}. \]On lit les parties imaginaires :
\[ \operatorname{Im}(z_1)=\frac{1+m}{2}, \qquad \operatorname{Im}(z_2)=\frac{1-m}{2}. \]Donc :
\[ \operatorname{Im}(z_1)\operatorname{Im}(z_2) = \frac{(1+m)(1-m)}{4}. \]Finalement :
\[ \operatorname{Im}(z_1)\operatorname{Im}(z_2) = \frac{1-m^2}{4}. \]Question 17
Lorsque les racines de l’équation caractéristique sont complexes, la solution s’écrit avec cosinus et sinus.
Question 18
Une droite perpendiculaire à un plan a pour vecteur directeur un vecteur normal de ce plan.
Question 19
On applique la formule des probabilités totales en additionnant les effectifs favorables dans chaque groupe.
Question 20
Dans une probabilité conditionnelle, l’univers est réduit à l’information donnée : ici, les garçons.
Conseil aux élèves
Dans ce concours ENSA 2022, plusieurs questions se traitent rapidement si l’on reconnaît l’outil adapté : décomposition en facteurs premiers, logarithmes, comparaison de termes binomiaux, limites usuelles, dérivation logarithmique, nombres complexes et probabilités conditionnelles.
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