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Exercices de mathématique sur le calcul avancé 8. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: la fonction de la variable réelle, l'endomorphisme, la matrice de f.
Typologie: Exercices
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Soit f la fonction de la variable réelle définie par :
f ( x ) = ( x + 2)e
1 x
où e est la base de logarithmes népériens.
1. Étudier cette fonction. 2. Tracer la courbe représentative dans un repère orthogonal
ı ,
. On pren-
dra comme unité 2 cm sur l’axe des abscisses et un centimètre sur l’axe des
ordonnées.
On prendra e ≈ 2,72 et e
1 (^2) ≈ 1,65.
Soit E un espace vectoriel sur R, de dimension 2 et E l’espace affine associé à E.
L’objet du problème est d’étudier les applications linéaires f de E dans E (resp. af-
fines g de E dans E) telles que : f
3 = f ◦ f ◦ f = idE (application identique de E ) (resp.
g
3 = g ◦ g ◦ g = idE (application identique de E))
Partie A
Soit f un endomorphisme de E , tel que f
3 = id E
1. Calculer le déterminant de f. En déduire que f est un automorphisme de E. 2. Soit
u un vecteur non nul de E , tel que f
u
u.
a. Etant donné un vecteur
v tel que
u ,
v
soit une base de E , on pose
f
v
= λ
u + μ
v.
Écrire f
2
v
sur la base
u ,
v
b. Montrer que s’il existe un vecteur
u non nul tel que :
f
u
u
alors f = id E
3. On suppose f 6 = id E
a. Montrer que si
u est un vecteur non nul, alors
v et f
u
sont linéaire-
ment indépendants.
b. En déduire que si
i est non nul,
i , f
i
est une base de E.
c. Montrer que dans cette base de E ,la matrice de f est de la forme :
M ( f ) =
0 a
1 b
et montrer qu’on a nécessairement a = b = −1.
Le baccalauréat de 1973 A. P. M. E. P.
4. Application : soit
la matrice de f dans une base
ı ,
de E.
a. Vérifier que f
3 = idE.
b. Écrire la matrice de f dans la base
ı , f
ı
et vérifier ainsi le résultat
de 3. c.
Partie B
Soit g une application affine de E dans E, et f l’application linéaire associée à g. On
supposera que :
g
3 = idE.
1. Montrer que f
3 = idE.
2. Montrer que g ne peut être une translation de vecteur non nul. 3. On suppose g 6 = idE.
a. Montrer que f 6 = id E
b. M étant un point de E tel que g ( M ) 6 = M , montrer que
M , g ( M ), g
2 ( M )
est un repère affine de E.
c. Soit O le barycentre des points : M , g ( M ), g
2 ( M ), chacun étant affecté du
coefficient 1. Montrer que O est le seul point de E invariant par g.
Partie C
On suppose que E et E sont euclidiens. Soit
ı , f
ı
une base orthonormée di-
recte de E , et soit f un endomorphisme orthogonal de E , tel que :
f
3 = id E
1. Montrer que f est une rotation.
a. Écrire la matrice de f dans
ı , f
ı
b. Quelles valeurs peut prendre t?
Cameroun 2 juin 1973