Capesext premiere composition de mathematiques 2005 capes maths capes de mathematiques

Description

Notations et objet du problµemeOn d¶esigne par :N l’ensemble des entiers naturels;Z l’anneau des entiers relatifs;Q le corps des nombres rationnels;⁄Q l’ensemble des nombres rationnels non nuls;R le corps des nombres r¶eels;⁄ ⁄R [resp.R ] l’ensemble des r¶eels non nuls [resp. strictement positifs];+C le corps des nombres complexes;⁄C l’ensemble des nombres complexes non nuls;Z[x] l’anneau des fonctions polynomiales µa coe–cients entiers relatifs.Pour tout entier naturel n; on note n! la factorielle de n avec la convention 0!=1:Si f est une fonction ind¶eflniment d¶erivable d¶eflnie sur R µa valeurs r¶eelles et k est un entier(k)naturel non nul, on note f la fonction d¶eriv¶ee d’ordre k de f: On utilise la convention habituelle,(0)f =f:⁄Si I est un intervalle r¶eel non r¶eduit µa un point et f une fonction d¶erivable de I dans C ; on0frappelle que la d¶eriv¶ee logarithmique de f est la fonction :fLa premiµere partie de ce problµeme est consacr¶ee µa la d¶emonstration de quelques r¶esultats utilespour la suite.Dans la deuxiµeme partie, µa partir d’une caract¶erisation des sous groupes additifs de R (ils sontdenses ou discrets), on d¶eduit un critµere d’irrationalit¶e et on d¶ecrit une m¶ethode permettant deprouver qu’un r¶eel est irrationnel.rCette m¶ethode est utilis¶ee dans la troisiµeme partie pour montrer l’irrationalit¶e de e pour toutnombre rationnel non nul r: Ce proc¶ed¶e permet ¶egalement d’obtenir des approximations rationnellesde la ...

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• Publié par: aiolos
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Extrait

Notationsetobjetduproble`me

Onde´signepar: Nl’ensemble des entiers naturels; Z;l’anneau des entiers relatifs Qle corps des nombres rationnels; ∗ Ql’ensemble des nombres rationnels non nuls; Relproc;ssrreel´eessdmbno ∗ ∗ R[resp.R];s]’l´eeldesrmbleensets.pser[slunnonsifitostpenemctri + Cle corps des nombres complexes; ∗ C;l’ensemble des nombres complexes non nuls Z[x]fita.snofseduaopsnoitcneanl’stneicnersleitremiallynocoeffies`a Pour tout entier natureln,on noten!la factorielle denavec la convention0! = 1. Sif´endniioctonefuntsesurfinieed´eavlbe´irnedtnfimiRs`ra´vealeursetellekest un entier (k) naturel non nul, on notefriv´eed’ordrenofale´dnoitckdef.On utilise la convention habituelle, (0) f=f. ∗ SiItetniutsee´lellrereavintnunpoit`a´edunonrfoitcnofenueedblvari´endIdansC,on 0 f rappellequelad´eriv´eelogarithmiquedefest la fonction. f Lapremie`repartiedeceproble`meestconsacr´ee`alad´emonstrationdequelquesr´esultatsutiles pour la suite. Dansladeuxi`emepartie,`apartird’unecaracte´risationdessousgroupesadditifsdeR(ils sont densesoudiscrets),onde´duituncrit`ered’irrationalite´etonde´critunem´ethodepermettantde prouverqu’unr´eelestirrationnel. r Cetteme´thodeestutilis´eedanslatroisi`emepartiepourmontrerl’irrationalite´deepour tout nombre rationnel non nulr.xomiparpsnartaoinelltionesCeproc´e´demrepe´teelagntmeobd’niteesrd de la fonction exponentielle. Danslaquatri`emepartieons’inte´resseauxracinesr´eellesdessolutionsd’une´equationdiffe´rentielle line´aired’ordre2etpntnessnatnoocntsnfficieacoe`neci´esrleelessditrailucasrearxuofcnitnodse Bessel d’indice entier. Enfindanslacinqui`emepartie,onmontrequelesracinesr´eellesnonnullesdesfonctionsde Besseld’indiceentiersontirrationnellesenutilisantunem´ethodevoisinedecellede´critedansla deuxi`emepartie.

Onrappellelaformuled’int´egrationparpartiesite´r´ee:sia, bqseusrdentsoelstel´ea < b, nun entier naturel non nul etf, gdofseitcndsnofin´essiel’urteinlealrv[a, b]datesellee´rsruealav`antmett desde´rive´escontinuesjusqu’`al’ordren,alors : " # b Z n Z b b X (n) k+1 ( n−k) (k−1) n (n) f(t)g(t)dt= (−1)f g+ (−1)f(t)g(t)dt. a a k=1 a

–I–R´esultatspr´eliminaires

Pourcettepartie,onde´signeparpun entier naturel, parPune fonction polynomiale dansZ[x] nonidentiquementnulle,dedegr´ep,et parnun entier naturel. 1. SoitQdee´imlaap:rnfieinctilafolynoonpo n x ∀x∈R, Q(x) =P(x). n! 1