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Exercices SpeAlgebreAlgebre
lineaire (revision)Arithm´etiqueR´eduction
Dualit´eEspaces
vectoriels euclidiensAnalyseEspaces
vectoriels normesCalcul diff´erentielSuites et s´eries de fonctionsGeometrieDualiteConiques
et quadriquesFormes diff´erentiellesAnalyseSeries
numeriquesS´eries enti`eresS´eries deFourierAnalyseIntegrales
a parametreInt´egrales multiples´Equations
diff´erentielles.Professeur Docteur-Agrege
CPGE My Youssef, Rabat,
myismail.chez.com mamouni.myismail@gmail.comMy Ismail Mamouni .Annales CNCMP-TSI-PSI-BCPST
27 concours corrigés
AEΦΥΥΣffΘß
ROYAUME DUMAROC
Minist
OEere de l"?Education Nationale, de l"Enseignement Sup ?erieur, de la Formation des Cadres et de la Recherche ScientiΘque Pr´esidence du Concours National Commun 2006
´Ecole Mohammadia d'Ing´enieurs
EMIConcours National Commun
d'Admission auxGrandes
´Ecoles d'Ing´enieurs ou Assimil´ees
Session 2006
EPREUVE DEMATH?EMATIQUESII
Dur ?ee 4 heures FiliOEereMP
Cette ?epreuve comporte 4 pages au format A4, en plus de cette page de gardeL"usage de la calculatrice estinterdit
Concours National Commun - Session 2006 - MP
L"?enonc?e de cette ?epreuve, particuliOEere aux candidats du concoursMP, comporte 4 pages.L"usage de la calculatrice estinterdit.
Les candidats sont inform?es que la pr?ecision des raisonnements ainsi que le soin apport?e OEa la r?edaction et
OEa la pr?esentation des copies seront des ?el?ements pris en compte dans la notation. Il convient en particulier de
rappeler avec pr?ecision les r ?ef?erences des questions abord?eesSi, au cours de l"
?epreuve, un candidat repOEere ce qui peut lui semblerˆetre une erreur d"?enonc?e, ille signale sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu"il est
amen ?eOEa prendre.NOTATIONS ET RAPPELS
Dans tout le probl
OEeme,Kd?esigne le corps des r?eels ou celui des complexes (K=RouC) etn un entier naturel sup ?erieur ou?egalOEa2. Sip2N?, on noteMn;p(K)l"espace vectoriel des matrices OE a coefΘcients dansK,OEanlignes etpcolonnes; sip=n,Mn;p(K)est not?e simplementMn(K), c"est l"alg OEebre des matrices carr?ees d"ordrenOEa coefΘcients dansK. Le groupe des matrices inversibles de M n(K)est not?eGLn(K)et la matrice identit?e se noteraIn. Pour toute matriceAdeMn;p(K),tAd?esigne la matrice transpos?ee deAetrg(A) son rang. Si p=n,SpK(A)repr?esente l"ensemble des valeurs propres deAappartenantOEaK,Tr(A)sa trace et Ason polynˆome caract?eristique; il est d?eΘni par8λ2K, χA(λ) = det(A¡λ In).
Pour tout couple(i,j)d"?el?ements def1,...,ng, on noteEi;jla matrice deMn(K)dont tous lescoefΘcients sont nuls sauf celui de lai-OEeme ligne et laj-OEeme colonne valant1; on rappelle que la
famille¡Ei;j¢ ?6i;j6nest une base deMn(K), dite base canonique, et que8(i,j,k,l)2 f1,...,ng?, Ei;jEk;l=δj;kEi;l,avecδj;k= 1 sij=ket 0 sinon.
Pour tout couple(P,Q)d"?el?ements deGLn(K), on noterauP;QetvP;Qles endomorphismes de M n(K)d?eΘnis par8M2 Mn(K), uP;Q(M) =PMQetvP;Q(M) =PtMQ.
PR ?ELIMINAIRES 1.SoitA= (ai;j)2 Mn(K).
(a) Pour tout couple(i,j)d"?el?ements def1,...,ng, exprimer les matricesAEi;jetEi;jAdans la base canonique deMn(K). (b) On suppose que, pour toute matriceM2 Mn(K),AM=MA; montrer queAest une matrice scalaire, c"estOEa dire de la formeλInavecλ2K.
2.SoitA= (ai;j)2 Mn(K).
(a) Pour tout couple(i,j)d"?el?ements def1,...,ng, exprimer la trace de la matriceAEi;j. (b) On suppose que, pour toute matriceM2 Mn(K),Tr(AM) = 0; montrer queAest nulle. 3. Montrer que, pour tout couple(A,B)d"?el?ements deMn(K),Tr(AB) = Tr(BA). 4. Justier que, pour toutP,Q2GLn(K), les endomorphismesuP;QetvP;Qconservent le rang. Epreuve de Math´ematiques II 1 / 4 Tournez la page S.V.P.Concours National Commun - Session 2006 - MP
Dans la suite du problOEeme, on admettra que tout endomorphismeΦdeMn(C)qui conserve le rang, c"est OEa dire tel que8M2 Mn(C),rg(Φ(M)) = rg(M),
est de la formeuP;QouvP;Qpour un certain couple(P,Q)d"?el?ements deGLn(C). PREMIOEERE PARTIE
A. ?Etude des endomorphismes deMn(C)qui conservent le d?eterminant Dans cette section ,Φd?esigne un endomorphisme deMn(C)qui conserve le d?eterminant, c"est OE a dire tel que8M2 Mn(C),detΦ(M) = detM.
Pour toutr2 f1,...,ng, on poseKr=In¡JroOEuJrest la matrice deMn(C)d?eΘnie par J r=µIr0 1. Soits2 f1,...,nget soitA= (ai;j)2 Mn(C)une matrice quelconque. Montrer que det(λJs+A)est, en fonction deλ2C, un polynˆomeOEa coefΘcients complexes de degr?e inf ?erieur ou?egalOEas. 2.SoitM2 Mn(C)une matrice de rangr2 f1,...,ng.
(a) Justier qu'il existe deux matricesRetS,?el?ements deGLn(C), telles queM=RJrS. (b) On poseN=RKrS; exprimer, en fonction du complexeλ, le d?eterminant de la matriceλM+N.
(c) On notesle rang deΦ(M). Montrer quedet(λΦ(M) + Φ(N))est, en fonction deλ2C, un polyn ˆomeOEa coefΘcients complexes de degr?e inf?erieur ou?egalOEas, puis en d?eduire que r6s, c"estOEa direrg(M)6rg(Φ(M)). 3. Montrer alors que l'endomorphismeΦest injectif puis justiΘer qu"il est inversible. 4. V ´erier que l'endomorphismeΦ-?conserve le d?eterminant. 5. Conclure que l'endomorphismeΦconserve le rang et pr?eciser toutes ses formes possibles. B. ?Etude des endomorphismes deMn(C)qui conservent le polynˆome caract?eristique Dans cette section,Φd?esigne un endomorphisme deMn(C)qui conserve le polynˆome car- act ?eristique, c"estOEa dire tel que8M2 Mn(C), χΦ?M?=χM.
1. Montrer queΦconserve le d?eterminant et la trace. 2. En d ´eduire qu'il existe un couple(P,Q)d"?el?ements deGLn(C)tel queΦ =uP;QouΦ =vP;Q. 3.Un tel couple(P,Q)ayant?et?e choisi.
(a) Montrer que, pour tout couple(i,j)d"?el?ements def1,...,ng,Tr(PEi;jQ) = Tr(Ei;j). (b) En d´eduire queQ=P-?.
4. Pr ´eciser alors les endomorphisme deMn(C)qui conservent le polynˆome caract?eristique.Epreuve de Math´ematiques II 2 / 4¡!
Concours National Commun - Session 2006 - MP
DEUXIOEEME PARTIE
Dans cette partie,Φd?esigne uneapplicationdeMn(C)dans lui mˆeme telle que, pour tout couple(A,B)d"?el?ements deMn(C), les matricesΦ(A)Φ(B)etABaient le mˆeme polynˆome caract ?eristique. 1. (a) Pour tout quadruplet(i,j,k,l)2 f1,...,ng?, calculer la valeur deTr(Φ(Ei;j)Φ(Ek;l)). (b)Montrer alors que la famille
¡Φ(Ei;j)¢
?6i;j6nest une base deMn(C). 2.SoientAetBdeux?el?ements deMn(C).
(a)Montrer que, pour tout(i,j)2 f1,...,ng?,Tr¡¡Φ(A+B)¡Φ(A)¡Φ(B)¢Φ(Ei;j)¢= 0.
(b) En d