Partie A : étude du spectre de la matrice d'interaction
Notations et définitions.
Dans tout le problème, n est un entier tel que n≥2 et β est un réel strictement positif, qui représente l'inverse de la température.
Le modèle décrit n particules, chacune orientée +1 ou −1.
Pour (n,p)∈(N∗)2, Mn,p(R) est l'ensemble des matrices réelles de taille n×p et Mn(R)=Mn,n(R). On note In l'identité de Mn(R).
On pose Λn={−1,1}n.
Si E1,…,En sont des ensembles finis, une somme indexée par (x1,…,xn)∈E1×⋯×En désigne la somme itérée sur x1∈E1, puis x2∈E2, jusqu'à xn∈En.
Formule de transfert : soient X1,…,Xn des variables aléatoires réelles finies sur un univers Ω, et f une fonction réelle définie sur X1(Ω)×⋯×Xn(Ω). Alors E(f(X1,…,Xn)) est la somme, sur les (x1,…,xn) de cet ensemble, des termes f(x1,…,xn)P(X1=x1,…,Xn=xn).
La matrice d'interaction Jn=(Jn(i,j))1≤i,j≤n∈Mn(R) est symétrique. Pour (i,j)∈[[1,n]]2, Jn(i,j) mesure l'interaction entre les particules i et j.
Pour h∈R+ et x=(x1,…,xn)∈Λn, l'énergie de la configuration x dans un champ extérieur d'intensité h est
À h fixé, la loi du n-uplet de variables aléatoires (Xn,1,…,Xn,n) est donnée, pour tout x∈Λn, par
P(Xn,1=x1,…,Xn,n=xn)=Zn(h)e−Hn(h,x),
la constante de normalisation étant
Zn(h)=y∈Λn∑e−Hn(h,y).
On pose Mn,h=n1∑i=1nXn,i.
Pour h∈R+, on pose aussi mn(h)=E(Mn,h) et ψn(h)=n1ln(Zn(h)).
Lorsqu'elles existent, on note m et ψ les limites simples des suites (mn)n≥1 et (ψn)n≥1 : m est la magnétisation et ψ la pression.
Dans la partie A, le réel h∈R+ est fixé.
I. Quelques inégalités générales
Q1.
Justifions que la matrice Jn est diagonalisable.
La matrice Jn est symétrique et à coefficients réels.
D'après le théorème spectral (toute matrice symétrique réelle est diagonalisable au moyen d'une matrice de passage orthogonale), il existe P∈On(R) et D=diag(λ1,…,λn) à coefficients réels telles que Jn=PDP⊤.
Donc Jn est diagonalisable sur R.
La suite, de Q2 à Q44 : accès Sup et Spé+
Avec Sup et Spé+, tous les corrigés en entier, chaque question sous l'énoncé officiel, rédigés comme une copie et vérifiés.
Q40 et Q41Formule de transfert et espérance de fonction lipschitzienneChapitre : Variables aléatoires discrètes (MP), Intégration sur un intervalle quelconque (MP)
Q42 à Q44Convergence en loi par approximation de fonctions de répartitionChapitre : Variables aléatoires discrètes (MP), Intégration sur un intervalle quelconque (MP)