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نموذج المباراة الوطنية المشتركة CNC 2002: الرياضيات 1 - شعبة TSI لولوج مدارس المهندسين

🏢 المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية) 👤 مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين 🎯 الرياضيات 1 📅 2002 👁️ 32 مشاهدة

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باختصار

هذا نموذج امتحان كتابي سابق لمباراة مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين لدى المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية) (2002)، منشور على وظيفة إنفو للاطلاع والتحميل المجاني بصيغة PDF مع تصحيح مقترح.

الجهة المنظمة
المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية)
الدرجة
مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين
التخصص
الرياضيات 1
الدورة
2002
عدد الصفحات
4
لغة الأسئلة
الفرنسية
التصحيح
تصحيح مقترح متوفر في هذه الصفحة
الموضوع الرسمي لاختبار الرياضيات 1 في المباراة الوطنية المشتركة (CNC) دورة 2002 لولوج المدارس العليا للمهندسين والمؤسسات المماثلة، الخاص بطلبة الأقسام التحضيرية شعبة TSI. يتضمن هذا النموذج 4 صفحة من نص الاختبار الأصلي. تجد في الموقع مواضيع باقي المواد والسنوات لنفس المباراة.
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📝 نص أسئلة النموذج (مستخرج آلياً من الصفحات الممسوحة)

استُخرج هذا النص آلياً من صور الامتحان وقد يحتوي على أخطاء في القراءة — الصور أعلاه هي المرجع.

— صفحة 1 —
ROYAUME DU MAROC

Ministère de l'Éducation Nationale Ministère de l'Enseignement
Enseignement Secondaire et Technique Supérieur, de la Formation des Cadres
et de la Recherche Scientifique

Concours National Commun
d’Admission aux

Grandes Écoles d'Ingénieurs
Session 2002

ÉPREUVE DE MATHÉMATIQUES I

Durée 4 heures

Concours TSI

Cette épreuve comporte 3 pages au format A4, en plus de cette page de garde
L'usage de la calculatrice est interdit

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Concours National Commun - Session 2002 — TSI

L'énoncé de cette épreuve, particulière aux candidats du concours TSI,
comporte 3 pages.
L'usage de la calculatrice est interdit .

Les candidats sont informés que la précision des raisonnements ainsi que le soin apporté à la rédaction
seront des éléments pris en compte dans la notation. Les candidats pourront admettre et utiliser le résultat
d'une question non résolue s'ils l'indiquent clairement sur la copie. Il convient en particulier de rappeler avec

précision les | références | des questions abordées.

Problème d'analyse

I. TRANSFORMATION D’ÂBEL

Soient (d,)nen et (bn)nen deux suites réelles. On s'intéresse ici à la convergence de la série

لال6

Pour tout entier naturel n, on pose B, = S bp.
k=0

1. (a) Vérifier que By = ‏ون‎ et V n › 1, b, = B, — ‏م17‎

n n—1
(b) Montrer que 1 n € N°, ‏مكمه = ايه ل‎ + Ÿ (0x — ‏لل حجية‎
k=0 k=0

2. On suppose que la suite (B,) en est bornée et que la suite (a, )nen converge vers 0.
(a) Montrer que la suite (a, B,)nen converge vers 0.

(b) On suppose de plus que la série =, (an — An+1) est absolument convergente ; montrer

alors que la série 3 (an — An+1)Bn est absolument convergente et en déduire la conver-
gence de la série ›, anb,-

3. Établir que si la suite (a, ) en est décroissante de limite nulle et ( B,,).en Une suite bornée alors
la série ‏ل‎ ” ab, converge.

4. Énoncez et démontrez un critère garantissant la convergence d’une série alternée.

II. APPLICATION À L'ÉTUDE D'UNE SÉRIE TRIGONOMÉTRIQUE
Pour tout réel x et tout entier naturel n › 1, on pose
1. Montrer que pour tout r € R\ 377, a

‘ _ JL eine dé

Épreuve de Mathématiques I 1/3 Tournez la page S.V.P.

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Concours National Commun - Session 2002 — TSI

et que
1 sin(n + ‏م‎ ‘ sin(nZ)sin(n +1)5
2 + Cnlæ) 2sin(5) ‘ 8 sin(5)

2. En déduire alors que pour tout x € ‏اا‎ 27Z, la suite (S,(x))nen est bornée et établir la

811)
convergence de la série ›. Sato) pour tout 5 ‏عل‎
‎21

sin(næ) , x € R, et on cherche à calculer la somme de cette

Dans la suite on pose f(x) =

1

série.
3. (a) Vérifier que f est impaire et ‏كن حص‎
sin( = ka) r-æ 1 f sat + 5

(b) Soit ‏,0ل‎ 7]. Montrer que = mes

4. Soit x €]0, [; pour tout + € [x, 7], on pose h(t) = sin
sin 2
(a) Vérifier que h est de classe 01 sur [x, =] et que h' y est bornée.
(b) Montrer la formule

1 h{t)sin(n + gt dt = RIT ( cr + Jr h'(t) cos(n + - 5 à).

(c) En déduire un majorant pour la valeur absolue de l'intégrale du premier membre et
conclure que cette intégrale tend vers 0 quand n tend vers +oc.

(d) Établir alors que pour tout + €]0, ‏را27‎ f(x) = 7

111. UNE MAJORATION UNIFORME DES SOMMES PARTIELLES DE LA SÉRIE PRÉCÉDENTE

On conserve les notations de la partie précédente.
1. Soit x €]0, 27[.

(a) Montrer, en utilisant une transformation d’Abel (I. 1.), que pour tout couple (m, n)
d'entiers naturels tels que 1 ‹ m › n, on a

› sin(pæ) 5 x. 1 Sm (x)
p p 0 + 1 m+1'

p=m+1 p=m+1

(b) En déduire que

5 sin(pæ) F

p=m+1l

2

7; et
(m +1) sin(5) sique

S sin(pæ) :
0

p=m+l

2. Soit r €]0, 7]. On note k la partie entière de Eh =E ( 3 ‏1ج 2 عدم قعص :ل‎
1 4

811

(a) Montrer que 0 ‹ «9,

Épreuve de Mathématiques I 2/3 Tournez la page S.V.P.

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Concours National Commun - Session 2002 — TSI

تب | 3

(b) Montrer que si 0 € [0, 5 alors sin(60) ›

5 sin(pæ) ‹a
0

(c) Soit n › k + 1 ; Montrer alors que ‹2.
p=k+1

3. En déduire que pour tout x € R et tout entier naturel n › 1,

= sin(pæ)
2

IV. CALCUL DE LA SOMME D'UNE SÉRIE

Soit ‏و‎ une fonction réelle, 27-périodique et continue sur R. On pose

1 "21
7/7 0

O‹H‹27

1. Justifier la convergence de la série › bé,
nz1l

2. Montrer que la série FN - est absolument convergente.

#21
On cherche à calculer la somme de cette dernière série.

3. (a) Vérifier que
= b, 1 [7 7, sin(pt)

(b) En déduire que

4. Soit = › 0 et 6 00,7] tels que (2 + 7 + ] (011/7 › 3.

(a) Montrer que
L | f* 7, sin(pt) 1 1| ‏م‎ 7, sin(pt)
(b) Montrer que
1 $ 5 sin (pt) AM
7 1 7 ) = ls (n+1) sin(5)
(c) Déduire de ce qui précède que
+oo 12
bp _ 1
FIN DE L'ÉPREUVE

Épreuve de Mathématiques I 3/3

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✅ التصحيح المقترح

هذا تصحيح مقترح من إعداد فريق wadifa-info لمساعدتك على فهم منهجية الإجابة — وليس تصحيحاً رسمياً صادراً عن الإدارة المنظِّمة. أسئلة هذا الامتحان محررة بالفرنسية، لذلك التصحيح محرر بالفرنسية أيضاً.

Ce sujet est l'épreuve de Mathématiques I du Concours National Commun (CNC) 2002, filière TSI, concours d'admission aux grandes écoles d'ingénieurs marocaines. Durée : 4 heures, calculatrice interdite. Problème d'analyse : transformation d'Abel, étude de la série Σ sin(nx)/n, majoration uniforme de ses sommes partielles et calcul de Σ bn/n pour une fonction continue. Correction proposée :

I. Transformation d'Abel

1.(a)

B0 = Σk=00 bk = b0 et, pour n ≥ 1, Bn − Bn−1 = Σk=0n bk − Σk=0n−1 bk = bn.

1.(b)

Σk=0n akbk = a0B0 + Σk=1n ak(Bk − Bk−1) = Σk=0n akBk − Σk=0n−1 ak+1Bk (changement d'indice dans la 2e somme), d'où Σk=0n akbk = anBn + Σk=0n−1 (ak − ak+1)Bk.

2.(a)

Si |Bn| ≤ M pour tout n, |anBn| ≤ M|an| → 0 : anBn → 0.

2.(b)

|(an − an+1)Bn| ≤ M|an − an+1|, terme d'une série convergente : Σ(an − an+1)Bn est absolument convergente, donc convergente. Dans 1.(b), anBn → 0 et la somme partielle Σk<n(ak − ak+1)Bk converge : les sommes partielles de Σ anbn convergent, la série Σ anbn converge et Σn=0∞ anbn = Σn=0∞ (an − an+1)Bn.

3.

Si (an) décroît vers 0, an − an+1 ≥ 0 et Σk=0n(ak − ak+1) = a0 − an+1 → a0 : la série Σ(an − an+1), à termes positifs, converge donc absolument. On conclut par 2.(b) : Σ anbn converge.

4. Critère des séries alternées

Énoncé (critère spécial de Leibniz) : si (an) est une suite réelle décroissante de limite nulle, la série Σ(−1)nan converge.

Preuve : on prend bn = (−1)n ; alors Bn = 1 si n pair, 0 si n impair : (Bn) est bornée, et la question 3 s'applique.

💡 On peut ajouter la majoration classique du reste : |Σk≥n+1(−1)kak| ≤ an+1 (suites adjacentes des sommes partielles paires et impaires).

II. Application à une série trigonométrique

1. Formules pour Cn et Sn

Pour x ∉ 2πℤ, eix ≠ 1 et Cn + iSn = Σk=1n (eix)k = eix(1 − einx)/(1 − eix) (somme géométrique).

Avec 1 − eiα = −2i sin(α/2)eiα/2 : Cn + iSn = ei(n+1)x/2 sin(nx/2)/sin(x/2). Partie imaginaire : Sn(x) = sin(nx/2) sin((n+1)x/2)/sin(x/2). Partie réelle : Cn = cos((n+1)x/2) sin(nx/2)/sin(x/2), et comme 2cos((n+1)x/2)sin(nx/2) = sin((n+½)x) − sin(x/2) :

½ + Cn(x) = sin((n+½)x)/(2 sin(x/2)).

2. Convergence de Σ sin(nx)/n

Pour x ∉ 2πℤ, |Sn(x)| ≤ 1/|sin(x/2)| : (Sn(x)) est bornée. On applique I.3 avec an = 1/n (décroissante, de limite nulle) et bn = sin(nx) (sommes partielles Sn bornées) : la série converge. Pour x ∈ 2πℤ, tous les termes sont nuls. Donc Σ sin(nx)/n converge pour tout x réel.

3.(a)

Chaque terme sin(nx)/n est impair et 2π-périodique en x ; par passage à la limite, f est impaire et 2π-périodique.

3.(b)

Pour t ∈ [x, π] ⊂ ]0, 2π[, Cn(t) = sin((n+½)t)/(2 sin(t/2)) − ½. Or ∫xπ cos(kt)dt = [sin(kt)/k]xπ = −sin(kx)/k, donc

Σk=1n sin(kx)/k = −∫xπ Cn(t)dt = ∫xπ ½dt − ½∫xπ sin((n+½)t)/sin(t/2)dt = (π − x)/2 − ½∫xπ sin((n+½)t)/sin(t/2) dt.

4.(a)

Pour t ∈ [x, π], t/2 ∈ [x/2, π/2] et sin(t/2) ≥ sin(x/2) > 0 : h est C1 (quotient), h′(t) = −cos(t/2)/(2sin²(t/2)) et |h′(t)| ≤ 1/(2sin²(x/2)) : h′ est bornée.

4.(b)

Une primitive de sin((n+½)t) est −2cos((n+½)t)/(2n+1). Par parties :

∫xπ h(t)sin((n+½)t)dt = [−2h(t)cos((n+½)t)/(2n+1)]xπ + (2/(2n+1))∫xπ h′(t)cos((n+½)t)dt.

Comme cos((n+½)π) = 0, le crochet vaut 2cos((n+½)x)/((2n+1)sin(x/2)), d'où la formule demandée.

4.(c)

|∫xπ h(t)sin((n+½)t)dt| ≤ (2/(2n+1)) [1/sin(x/2) + (π − x)/(2sin²(x/2))] ≤ (2/(2n+1)) [1/sin(x/2) + π/(2sin²(x/2))], majorant qui tend vers 0 : l'intégrale tend vers 0 quand n → +∞.

4.(d) f(x) = (π − x)/2 sur ]0, 2π[

  • x ∈ ]0, π[ : en passant à la limite dans 3.(b) avec 4.(c), f(x) = (π − x)/2.
  • x = π : f(π) = Σ sin(nπ)/n = 0 = (π − π)/2.
  • x ∈ ]π, 2π[ : 2π − x ∈ ]0, π[ et, par imparité et périodicité, f(x) = −f(2π − x) = −(π − (2π − x))/2 = (π − x)/2.

Donc f(x) = (π − x)/2 pour tout x ∈ ]0, 2π[ (et f(0) = 0).

III. Majoration uniforme des sommes partielles

1.(a)

Pour m + 1 ≤ p ≤ n, sin(px) = Sp(x) − Sp−1(x) (I.1.(a)). Donc

Σp=m+1n sin(px)/p = Σp=m+1n Sp/p − Σp=mn−1 Sp/(p+1) = Sn(x)/n + Σp=m+1n−1 Sp(x)(1/p − 1/(p+1)) − Sm(x)/(m+1).

1.(b)

Pour x ∈ ]0, 2π[, sin(x/2) > 0 et |Sp(x)| ≤ 1/sin(x/2) (II.1). Comme 1/p − 1/(p+1) > 0, la somme télescopique donne

|Σp=m+1n sin(px)/p| ≤ (1/sin(x/2)) [1/n + (1/(m+1) − 1/n) + 1/(m+1)] = 2/((m+1)sin(x/2)).

La série converge (II.2) : en faisant n → +∞, |Σp=m+1+∞ sin(px)/p| ≤ 2/((m+1)sin(x/2)).

2.(a)

Pour 1 ≤ p ≤ k, 0 < px ≤ kx ≤ π (car k ≤ π/x), donc sin(px) ≥ 0 ; et sin(px) ≤ px. D'où 0 ≤ Σp=1k sin(px)/p ≤ Σp=1k x = kx ≤ π.

2.(b)

φ(θ) = sin θ − 2θ/π est concave sur [0, π/2] (φ″ = −sin θ ≤ 0) et φ(0) = φ(π/2) = 0 : une fonction concave est au-dessus de sa corde, donc φ ≥ 0, soit sin θ ≥ 2θ/π.

2.(c)

On applique 1.(b) avec m = k (1 ≤ k < n) : |Σp=k+1n| ≤ 2/((k+1)sin(x/2)). Or x/2 ∈ ]0, π/2], donc sin(x/2) ≥ x/π (2.(b)), et k + 1 > π/x (définition de la partie entière), donc (k+1)sin(x/2) ≥ (k+1)x/π > 1. D'où |Σp=k+1n sin(px)/p| ≤ 2.

3. Majoration uniforme par 2 + π

Tn(x) = Σp=1n sin(px)/p est impaire et 2π-périodique : il suffit de traiter x ∈ [0, π]. Pour x = 0, Tn = 0. Pour x ∈ ]0, π] : si n ≤ k, les termes sont positifs et 0 ≤ Tn(x) ≤ Tk(x) ≤ π (2.(a)) ; si n ≥ k + 1, |Tn(x)| ≤ |Tk(x)| + |Σp=k+1n| ≤ π + 2. Donc |Tn(x)| ≤ 2 + π pour tout x réel et tout n ≥ 1.

IV. Calcul de la somme d'une série

1. Convergence de Σ bn²

g est continue et 2π-périodique ; par l'inégalité de Bessel (ou l'égalité de Parseval), a0²/2 + Σn≥1(an² + bn²) ≤ (1/π)∫02π g(t)²dt : la série à termes positifs Σ bn² converge.

2. Convergence absolue de Σ bn/n

|bn/n| ≤ ½(bn² + 1/n²) (car 2|uv| ≤ u² + v²), terme d'une série convergente : Σ bn/n converge absolument.

3.(a)

Σp=1n bp/p = Σp=1n (1/π)∫02π g(t)sin(pt)/p dt = (1/π)∫02π g(t)(Σp=1n sin(pt)/p)dt (linéarité de l'intégrale, somme finie).

3.(b)

f est bornée et continue par morceaux sur [0, 2π] (f(t) = (π − t)/2 sur ]0, 2π[, f(0) = f(2π) = 0), donc fg est intégrable. En soustrayant 3.(a) à (1/π)∫02π fg, par linéarité : (1/π)∫02π f g − Σp=1n bp/p = (1/π)∫02π (f(t) − Σp=1n sin(pt)/p) g(t)dt.

4.(a) Les deux bords

Sur [0, 2π], |f(t)| ≤ π/2 et, par III.3, |Σp≤n sin(pt)/p| ≤ 2 + π ; |g| ≤ M. L'intégrande est donc majoré par (2 + π + π/2)M, et

(1/π)|∫0δ …| ≤ (2 + π + π/2)δM/π < ε/3 ; de même sur [2π − δ, 2π].

4.(b) La partie centrale

Pour t ∈ [δ, 2π − δ] ⊂ ]0, 2π[, f(t) − Σp=1n sin(pt)/p = Σp=n+1+∞ sin(pt)/p (II.4.(d)), de module ≤ 2/((n+1)sin(t/2)) (III.1.(b) avec m = n). Or t/2 ∈ [δ/2, π − δ/2], donc sin(t/2) ≥ sin(δ/2). Avec |g| ≤ M et une longueur d'intervalle ≤ 2π :

(1/π)|∫δ2π−δ …| ≤ (1/π) · 2π · 2M/((n+1)sin(δ/2)) = 4M/((n+1)sin(δ/2)).

4.(c) Conclusion

Soit ε > 0 et δ choisi comme en 4. Il existe n0 tel que 4M/((n+1)sin(δ/2)) < ε/3 pour n ≥ n0. Par 3.(b), 4.(a) et 4.(b) (relation de Chasles sur les trois intervalles), |(1/π)∫02π fg − Σp=1n bp/p| < ε pour n ≥ n0. Donc

Σn=1+∞ bn/n = (1/π)∫02π f(t)g(t)dt = (1/2π)∫02π (π − t)g(t)dt.

أسئلة شائعة حول هذا النموذج

هل يمكن تحميل هذا النموذج مجاناً؟
نعم. صفحات هذا النموذج (4) متاحة للاطلاع والتحميل مجاناً، وبدون تسجيل أو إنشاء حساب.
هل يتضمن هذا النموذج التصحيح؟
نعم. تجد في هذه الصفحة، أسفل صفحات الأسئلة، تصحيحاً مقترحاً يشرح منهجية الإجابة والعناصر المنتظرة، من إعداد فريق وظيفة إنفو.
ما هي الجهة المنظمة والدرجة المعنية بهذا النموذج؟
هذا النموذج من مباراة نظمتها المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية). ويخصّ درجة: مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين.
ما هي دورة هذا الامتحان ولغة أسئلته؟
الدورة: 2002. والأسئلة باللغة الفرنسية.
أين أجد نماذج أخرى لنفس المباراة؟
جمعنا نماذج نفس العائلة في صفحة ولوج المدارس والمعاهد العليا: /نماذج-مباريات/المدارس-والمعاهد-العليا، مرتّبة حسب الدورة من الأحدث إلى الأقدم.

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المصدر: مباريات ولوج المدارس والمعاهد العليا

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