CorrigÃ© des exercices - Dunod

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402 2. Z(Ω) = [1,n − 1]. Pour tout entier k de [1,n − 1], P(Z = k) = k=1 = = = = n∑ P X=i (Z = k)P(X = i) i=1 n∑ P X=i (Y = k + i)P(X = i) + P X=i (Y = i − k)P(X = i) i=1 n−k ∑ P X=i (Y = k + i)P(X = i) + i=1 n−k ∑ i=1 1 n(n − 1) + 2(n − k) n(n − 1) n ∑ i=k+1 1 n(n − 1) n∑ i=k+1 P X=i (Y = i − k)P(X = i) Comme Z est une variable aléatoire réelle finie, Z admet une espérance. E(Z) = n−1 ∑ ( ) 2k(n−k) n(n−1) = 2 n 2 (n−1) n(n−1) 2 − n(n−1)(2n−1) 6 . Donc E(Z) = n+1 Exercice 31.23 3 . 1. X 1 , X 2 , X 3 suivent une loi binomiale de paramètre (n, 1 3 ). 2. Remarquons que X 1 + X 2 + X 3 = n. Donc X 1 + X 2 = n − X 3 . Or n − X 3 suit une loi binomiale de paramètre (n, 2 3 ). Donc X 1 + X 2 suit une loi binomiale de paramètre (n, 2 3 ). V (X 1 + X 2 ) = 2n 9 . 3. V (X 1 + X 2 ) = V (X 1 ) + V (X 2 ) + 2cov(X 1 ,X 2 ). Donc cov(X 1 ,X 2 ) = − n 9 . Le coefficient de corrélation de X 1 et X 2 est ρ X1,X 2 = − 1 2 . Exercice 31.24 cov(U,V ) = n ∑ i=1 j=1 n∑ cov(X i ,X j+m ). Or les variables aléatoires X i sont indépendantes, donc si i ≠ j + m, cov(X i ,X j+m ) = 0. Alors si m n, cov(U,V ) = n ∑ i=m+1 V (X i ) = (n − m)σ et si m n, cov(U,V ) = 0. Comme les variables aléatoires X i sont indépendantes, V (U) = V (V ) = nσ. Ainsi le coefficient de corrélation entre U et V est ρ U,V = n−m n . Exercice 31.25 1. Soit Y i la variable aléatoire qui vaut 1 si la ième boutique n’a pas de client et 0 sinon. Y i suit une loi de Bernoulli de paramètre ( ) n−1 na. n ∑ Y = n Y i . i=1 Alors par linéariré de l’espérance E(Y ) = n ∑ i=1 E(Y i ) = n ( ) n−1 na. n
403 Pour tout couple (i,j) d’entiers distincts de [1,n], Y i Y j suit une loi de Bernoulli de paramètre ( n−2 n ) na. Alors cov(Y i ,Y j ) = E(Y i Y j ) − E(Y i )E(Y j ) = ( n−2 n Donc n∑ ∑ V (Y ) = V (Y i ) + 2 cov(Y i ,Y j ) i=1 1i
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Corrigé des exercices 1
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4 P Q 9 10 11 12 13 14 15 16 V V F
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6 Dans tous les cas, un élément q
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8 2. f(A) = {1}; 3. f(A) = [0,2];
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10 l’hypothèse, g ◦f ne serait
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12 2. f est une bijection de R \ f
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14 Exercice 5.6 1. Considérons la
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16 3. En appliquant ce qui précèd
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18 façon que n = 4a+9b. Considéro
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20 D’autre part, (1 −a n )(1
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22 Chapitre 6 Exercice 6.1 Nous ne
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24 Exercice 6.8 1. Soit a un comple
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26 fait) que a ∈ [2 − √ 3,2+
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28 n−1 ∑ 2. Si ω p = 1, alors
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30 Exercice 6.27 On pose Z = z n .
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32 z 3 = 1 2 ⎛ ⎝− 1 − √ 5
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34 2. z 4 + 4z 3 + 4z 2 + 1 = z 2 (
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36 2. On calcule Q(1) = 0, puis, av
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38 Exercice 7.23 Si a est une racin
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40 Exercice 7.28 1. Posons Y = X +
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42 Exercice 8.4 La relation bien co
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44 • Pour n = 0, la propriété d
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46 Exercice 8.18 1. a) Pour tout en
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48 e) Chaque rangement de p boules
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50 3. Il faut ici d’abord réalis
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52 Soient f,g deux fonctions de A e
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54 Exercice 9.6 Soient a,b,c trois
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56 Exercice 9.10 1. Comme (−3,
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58 Exercice 9.14 Pour tout réel x
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60 Exercice 9.18 1. Si f était dé
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62 Exercice 9.24 1. Par définition
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64 6. Soient f,g ∈ E et λ,µ deu
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66 3. On sait que l’image par f d
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68 f est une application linéaire.
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70 Exercice 10.13 1. Montrons d’a
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72 2. a) Nous avons d’une part f(
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74 Exercice 11.3 Soit y ∈ Im(u+v)
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76 Or il est clair que Im(h) = Im(g
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78 Exercice 11.11 1. Tout d’abord
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80 Exercice 11.12 1. On a T(X) = (X
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82 Exercice 12.2 1. Soient A,B ∈
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84 De même (0,1) = a(1, −1)+b(2,
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86 4. Au rang 1, un endomorphisme n
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88 3. Avec les mêmes notations, on
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90 Exercice 12.14 1. L’image par
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92 4. On inverse la matrice de f da
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94 ⎛ → ⎜ ⎝ 2 −2 1 −5 3
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96 soit n−1 ∑ L n : x 1 + x n +
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98 En effectuant à nouveau les op
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100 2. Une équation de E −2 est
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102 3. λ est valeur propre si et s
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104 D’où E 0 = Vect(−1,0,1). U
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106 D’où E −1 = Vect(1,2,2). D
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108 1 er cas λ = −2 On obtient a
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110 Exercice 14.8 1. On triangule l
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112 4. a) On voit que ⎛ ⎝ c’e
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114 b) Avec une telle hypothèse su
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116 b) On a donc M = (a − c)PIP
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118 12. C’est vrai pour ⎛ n = 1
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120 18. On a donc ⎧⎛ ⎨ C(A) =
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122 Exercice 15.4 On a Si a > b, on
Page 124 and 125:
124 Si (v n ) n∈N converge vers 0
Page 126 and 127:
126 2. On a, pour n 1, lnu n = n
Page 128 and 129:
128 En mettant en facteur √ 2, on
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130 2. On remarque que, pour tout n
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132 Exercice 15.23 1. On a, pour to
Page 134 and 135:
134 Exercice 15.26 La suite (u n )
Page 136 and 137:
136 On remarque que et on obtient (
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138 3. On déduit de la question 2
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140 x 1 1 1 . On a donc inf A et
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142 3. Notons p = Ent(nx) et effect
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144 5. En multipliant par l’expre
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146 Exercice 16.6 On note que, pour
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148 2. Soit x 0 ∈ R + et ε > 0.
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150 Exercice 16.15 1. On a, pour to
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152 2. Pour tout n ∈ N, u n − v
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154 On en déduit que u n √ k = e
Page 156 and 157:
156 3. Pour n n 0 , on a v n+2 = |
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158 u 0 = 1 − 1 n , avec n ∈ N
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160 Si u 0 ∈ I 4 , la suite (u n
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162 Exercice 17.22 1. La fonction g
Page 164 and 165:
164 b) La fonction f est décroissa
Page 166 and 167:
166 et g(x) − x = (r + x2 ) 2 (1
Page 168 and 169:
168 Exercice 17.29 1. La fonction g
Page 170 and 171:
170 3. On étudie (x x ) x x xx De
Page 172 and 173:
172 2. Puisque lim 2sin x = 1, on p
Page 174 and 175:
174 Exercice 18.9 On compare la som
Page 176 and 177:
176 On remarque que, pour tout enti
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178 On en déduit que nécessaireme
Page 180 and 181:
180 3. Comme u n tend vers +∞, e
Page 182 and 183:
182 4. On raisonne comme dans 3. En
Page 184 and 185:
184 3. Pour n assez grand, on a nm
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186 Si g n’est pas strictement po
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188 On en déduit que lim |f(x)| =
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190 Pour tout y ∈] − 1,1[, y =
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192 5. On obtient : 0 arctan x < a
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194 2. La réciproque est fausse. S
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196 Pour le produit, on prend le lo
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198 Exercice 20.13 1. Si g(b) = g(a
Page 200 and 201:
200 2. On procède comme dans la qu
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202 3. On a, pour tout réel x, f
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204 On obtient g ′ (x) = (c−x)(
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206 2. Soit f définie sur ] 0, π
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208 La fonction g α ′ s’annule
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210 Ainsi, si x < 0, f ′ (x) =
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212 n−2 ∑ Posons P n (x) = a k
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214 ce qui montre que la propriét
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216 ce qui est possible car x 0 n
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218 Exercice 20.43 1. La dérivée
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220 Chapitre 21 Exercice 21.1 1. On
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222 car e it ne peut pas être éga
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224 Ceci montre que la différence
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226 4. D’après la démonstration
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228 Exercice 21.13 La fonction f s
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230 4. Supposons que f tend vers +
Page 232 and 233:
232 Exercice 21.18 1. Si M = 0, la
Page 234 and 235:
234 Exercice 21.21 1. • Notons qu
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236 Comme, par positivité de l’i
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238 Si la propriété est vérifié
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240 1 est une primitive de x ↦−
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242 ] b) Pour tout x ∈ − π 2 ,
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244 Exercice 22.13 1. a) Pour n ∈
Page 246 and 247:
246 Exercice 22.15 Pour x > 0, on f
Page 248 and 249:
248 c) Supposons que l > 0. On a pa
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250 La fonction f est donc décrois
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252 H de h sur ]0,1[ ou ]1,+∞[ et
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254 c) Notons k le prolongement con
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256 3. On applique la formule de Ta
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258 |x| n 2. On montre comme dans l
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260 De même, f ′ est C 1 donc On
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262 3. On écrit l’inégalité de
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264 On observe que si x ∈ [0,1] e
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266 Comme lim f(x) = l, on a égale
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268 Exercice 23.19 1. Comme f est d
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270 b) On obtient, pour tous réels
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272 ( ) 4. On écrit (1 + 2x) 1 1+x
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274 2. En posant x = π + h, on obt
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276 2. On détermine un développem
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278 Exercice 24.6 1. On écrit des
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280 3. On écrit ( 1 + n) 1 n ( ( =
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282 n∑ x k La fonction x ↦−
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284 On obtient en sommant des relat
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286 3. On suppose x > 0. D’après
Page 288 and 289:
288 Puisque g est décroissante sur
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290 Le signe de ϕ ′ (t) est celu
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292 Le développement limité de x
Page 294 and 295:
294 Si on pose v n = ln n + 1 n , o
Page 296 and 297:
296 2. On note S n la somme partiel
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298 ( ) 1−α m − 1 Quand m tend
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300 b) La suite (R n ) n∈N est à
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302 Exercice 25.9 1. On intègre pa
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304 Exercice 25.10 1. On obtient, e
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306 On reconnaît une somme de Riem
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308 La série de terme général v
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310 et donc S = ex 1 − x . Exerci
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312 on obtient U 2 n u 0 + u 1 + 1
Page 314 and 315:
314 On applique de nouveau le résu
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316 Chapitre 26 Exercice 26.1 1. Le
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318 donc (X,Y ) ∈ Ω 3 . Enfin,
Page 320 and 321:
320 montrent que les suites (a n )
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322 Le point (u,v) appartient donc
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324 n∑ λ i Comme = 1, l’hypoth
Page 326 and 327:
326 2. On montre, comme dans la que
Page 328 and 329:
328 La fonction (x,y) ↦−→ (
Page 330 and 331:
330 y, il contient c xy et on a |f
Page 332 and 333:
332 Exercice 27.13 La fonction f es
Page 334 and 335:
334 Ces dérivées partielles sont
Page 336 and 337:
336 On en déduit que |f(x,y)| |xy
Page 338 and 339:
338 Exercice 28.7 Si U = (a,b) ≠
Page 340 and 341:
340 Exercice 28.11 Les fonctions so
Page 342 and 343:
342 Exercice 28.14 Sur l’ouvert
Page 344 and 345:
344 2. On fixe (x,y) ∈ R 2 . La f
Page 346 and 347:
346 3. P(E ∪ F) = P(E) + P(F) −
Page 348 and 349:
348 Exercice 29.10 1. T ( {A∪B, A
Page 350 and 351:
350 2. Procèdons par récurrence s
Page 352 and 353: 352 P R1∩···∩R n (R n+1 ) =
Page 354 and 355: 354 Or +∞ ⋃ k=1 B k = +∞ ⋃
Page 356 and 357: 356 Exercice 29.24 1. a) p 0 = 1 et
Page 358 and 359: 358 Si i = 6, ou 8 P(E i ) = 25 396
Page 360 and 361: 360 Exercice 29.30 1. M 4 = Id, Don
Page 362 and 363: 362 Exercice 30.3 ∑ Comme X est u
Page 364 and 365: 364 Donc en faisant tendre n vers +
Page 366 and 367: 366 La série de terme général k
Page 368 and 369: 368 n∑ u k = 1. k=1 Donc a n = 1
Page 370 and 371: 370 c) Remarquons que E(Y ) = 4n2 +
Page 372 and 373: 372 Exercice 30.19 1. Par définiti
Page 374 and 375: 374 µ [3] = µ [2] = +∞∑ k=1 =
Page 376 and 377: 376 ( b Ainsi Z k suit une loi de B
Page 378 and 379: 378 x f ′ 0 1 6 1 + 0 − 0 f 0 (
Page 380 and 381: 380 E(Y n ) = 1 2 = 1 2 = 1 2 + 1 2
Page 382 and 383: 382 Or 1−p p appartient à [0,1]
Page 384 and 385: 384 Exercice 30.31 1. L’événeme
Page 386 and 387: 386 Exercice 31.2 1. Pour tout enti
Page 388 and 389: 388 Soit k un entier supérieur ou
Page 390 and 391: 390 Ainsi Z − X et X ont même lo
Page 392: 392 Comme la série de terme géné
Page 395 and 396: 395 P(Y = k) = P(Y = k,X = 0) + P(Y
Page 397 and 398: 397 Donc S suit une loi de Poisson
Page 399 and 400: n=0 P([X=n+1]∩[Y =n]) P(U=n,V =1)
Page 401: 401 Exercice 31.20 1. U(Ω) = {0,1,
Page 405 and 406: 405 Par définition de la ⎧ covar
Page 407 and 408: 407 b) P(X < Y ) = = = +∞∑ +∞
Page 409 and 410: Alors la suite (P(X n = N) − 1) n
Page 411 and 412: Donc en posant p ′ = 1 2−p , X
Page 413 and 414: 413 par l’indépendance des varia
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