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Mines-Ponts · PC · session 2026

Mathématiques 2

corrigé question par question

  • Mathématiques
  • 25 questions
  • Sujet entier, Q1 à Q25

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Aperçu : Q1

Les théorèmes cités renvoient à nos cours, au théorème même. Dans l'app Sup et Spé, ces liens ouvrent le cours dans l'app, sans quitter le corrigé.

Partie 1 : résultats généraux

Notations et définitions.

Les fonctions bb et cc sont continues et 2π2\pi-périodiques sur R\mathbb{R}.

On étudie l'équation différentielle

y′′+b(x) y=c(x)(E)y'' + b(x)\,y = c(x) \qquad (E)

et l'équation homogène associée

y′′+b(x) y=0.(EH)y'' + b(x)\,y = 0. \qquad (EH)
  • Une solution de (E)(E) ou de (EH)(EH) est une fonction de classe C2\mathcal C^2 définie sur R\mathbb{R} tout entier.
  • S(E)\mathcal S(E) est l'ensemble des solutions de (E)(E) et S(H)\mathcal S(H) l'espace vectoriel des solutions de (EH)(EH).
  • B(R,R)\mathbf B(\mathbb{R}, \mathbb{R}) est l'espace vectoriel des fonctions réelles bornées sur R\mathbb{R}, muni de la norme ∥f∥=sup⁡t∈R∣f(t)∣\left\lVert f \right\rVert = \sup_{t \in \mathbb{R}} \left\lvert f(t) \right\rvert.
  • B(E)\mathcal B(E) est l'ensemble des solutions bornées de (E)(E) et B(H)\mathcal B(H) celui des solutions bornées de (EH)(EH).
  • Résultat admis : toute fonction continue et périodique sur R\mathbb{R} est bornée.
  • Pour f∈C2(R,R)f \in \mathcal C^2(\mathbb{R}, \mathbb{R}), la fonction T(f)T(f) est définie par : pour tout x∈Rx \in \mathbb{R}, T(f)(x)=f(x+2π)T(f)(x) = f(x + 2\pi).

Q1.

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Résultat

Ainsi B(H)\mathcal B(H) est un sous-espace vectoriel de S(H)\mathcal S(H).

Montrons que B(H)\mathcal B(H) est un sous-espace vectoriel de S(H)\mathcal S(H).

Par définition, B(H)=S(H)∩B(R,R)\mathcal B(H) = \mathcal S(H) \cap \mathbf B(\mathbb{R}, \mathbb{R}), donc B(H)⊂S(H)\mathcal B(H) \subset \mathcal S(H).

Or S(H)\mathcal S(H) est un espace vectoriel.

Il suffit donc de montrer que B(H)\mathcal B(H) contient 00 et est stable par combinaison linéaire.

La fonction nulle est solution de (EH)(EH) et bornée, donc 0∈B(H)0 \in \mathcal B(H).

Soient (g1,g2)∈B(H)2(g_1, g_2) \in \mathcal B(H)^2 et λ∈R\lambda \in \mathbb{R}.

Posons g=λg1+g2g = \lambda g_1 + g_2.

Comme S(H)\mathcal S(H) est un espace vectoriel, g∈S(H)g \in \mathcal S(H).

Soit x∈Rx \in \mathbb{R}.

D'après l'inégalité triangulaire,

∣g(x)∣≤∣λ∣ ∥g1∥+∥g2∥.\left\lvert g(x) \right\rvert \le \left\lvert \lambda \right\rvert\,\left\lVert g_1 \right\rVert + \left\lVert g_2 \right\rVert.

Donc gg est bornée, et g∈B(H)g \in \mathcal B(H).

Ainsi B(H)\mathcal B(H) est un sous-espace vectoriel de S(H)\mathcal S(H).

Q2

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Q3

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Q4

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Q5

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Q6

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Q7

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Q8

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Q9

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Q10

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Q11

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Q12

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Q13

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Q14

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Q15

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Q16

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Q17

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Q18

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Q19

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Q20

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Q21

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Q22

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Q23

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Q24

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Q25

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La suite, de Q2 à Q25 : accès Sup et Spé+

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