HEC 2004 mathematiques i classe prepa b/l

ECOLE DES HAUTES ETUDES COMMERCIALESMATHIIBLL’objet du probl`eme est l’´etude, sur un exemple, d’un paradoxe concernant les temps d’attente de certainesconfigurations dans un jeu de (( pile ou face )).On consid`ere donc une suite infinie de lancers d’une pi`ece ´equilibr´ee, c’est-`a-dire pour laquelle, a` chaquelancer, les apparitions de ( pile ) et de ( face ) sont ´equiprobables.On admet que l’exp´erience est mod´elis´ee par un espace probabilis´e (Ω,A,P).Pour tout entier naturel non nul n, on d´esigne par R l’´ev´enement ( pile apparaˆıt au lancer de rang n ) etnpar S l’´ev´enement ( face apparaˆıt au lancer de rang n )nPartie I : Un r´esultat utile∗On consid`ere une variable al´eatoire X d´efinie sur (Ω,A,P), prenant ses valeurs dansN et, pour tout entiernaturel non nul n, on pose : a = P([X =n]).n+∞XnOn d´esigne par f la fonction d´efinie sur l’intervalle [0,1] par : ∀x∈ [0,1], f(x) = a x .nn=1+∞X1. a) Justifier que la suite (a ) est une suite de nombres r´eels positifs ou nuls v´erifiant a = 1.n n>1 nn=1b) Montrer que, pour tout nombre r´eel x appartenant `a l’intervalle [0,1], la s´erie de terme g´en´eralna x est convergente.n2. Dans cette question, on suppose que la fonction f est d´erivable au point 1; elle v´erifie donc :f(1)−f(x) 0lim =f (1)x→1 1−xx<1 !+∞ n−1X Xf(1)−f(x) k´a) Etablir pour tout nombre r´eel x de l’intervalle [0,1[ l’´egalit´e : = a x .n1−xn=1 k=0f(1)−f(x)b) En d´eduire que la fonction x7→ est croissante sur [0,1[ et ...