Maths MPSI-MP2I
Cours, exercices et problèmes corrigés
Bouchaïb Radi
Abdelkhalak El Hami
Ellipses
1 Raisonnement et vocabulaire ensemblistes1
1.1 Rudiments de logique1
1.2 Ensembles3
1.3 Applications et relations4
1.4 Exercices résolus7
2 Compléments de calcul algébrique et de trigonométrie15
2.1 Sommes et produits15
2.2 Résolution de petits systèmes linéaires par la méthode du pivot17
2.3 Inégalités18
2.4 Trigonométrie20
2.5 Exercices résolus21
3 Nombres complexes33
3.1 Nombres complexes33
3.2 Conjugaison et module34
3.3 Nombres complexes de module 1 et trigonométrie34
3.4 Forme trigonométrique36
3.5 Équations algébriques37
3.6 Racines n-ièmes37
3.7 Exponentielle complexe38
3.8 Interprétation géométrique des nombres complexes38
3.9 Exercices résolus39
3.10 Problèmes résolus50
4 Techniques fondamentales de calcul différentiel et intégral55
4.1 Fonctions d'une variable réelle à valeurs réelles ou complexes55
4.1.1 Généralités sur les fonctions55
4.1.2 Dérivation57
4.1.3 Fonctions usuelles60
4.1.4 Dérivation d'une fonction complexe d'une variable réelle64
4.2 Primitives et équations différentielles linéaires65
4.2.1 Calcul de primitives65
4.2.2 Équations différentielles linéaires du premier ordre68
4.2.3 Équations différentielles linéaires du second ordre à coefficients constants70
4.3 Exercices résolus74
5 Nombres réels et suites numériques119
5.1 Ensembles de nombres usuels119
5.2 Propriété de la borne supérieure120
5.3 Généralités sur les suites réelles120
5.4 Limite d'une suite réelle121
5.5 Suites monotones122
5.6 Suites extraites123
5.7 Traduction séquentielle de certaines propriétés123
5.8 Suites complexes123
5.9 Suites particulières124
5.10 Exercices résolus126
5.11 Problèmes résolus140
6 Fonctions d'une variable réelle : limites et continuité, dérivabilité, convexité145
6.1 Limites et continuité145
6.1.1 Limite d'une fonction en un point145
6.1.2 Continuité en un point148
6.1.3 Continuité sur un intervalle149
6.1.4 Fonctions complexes150
6.2 Dérivabilité151
6.2.1 Nombre dérivé, fonction dérivée151
6.2.2 Extremum local et point critique153
6.2.3 Théorèmes de Rolle et des accroissements finis153
6.2.4 Fonctions de classe Ck155
6.2.5 Fonctions complexes156
6.3 Convexité157
6.3.1 Généralités157
6.3.2 Fonctions convexes dérivables, deux fois dérivables157
6.4 Exercices résolus158
6.5 Problèmes résolus187
7 Arithmétique dans l'ensemble des entiers relatifs201
7.1 Divisibilité et division euclidienne201
7.2 PGCD et algorithme d'Euclide201
7.3 Entiers premiers entre eux202
7.4 Nombres premiers203
7.5 Congruences204
7.6 Exercices résolus204
8 Structures algébriques usuelles219
8.1 Loi de composition interne219
8.2 Structure de groupe220
8.3 Structures d'anneau et de corps221
8.4 Exercices résolus222
8.5 Problèmes résolus229
9 Calcul matriciel et systèmes linéaires233
9.1 Opérations sur les matrices233
9.2 Opérations élémentaires234
9.3 Systèmes linéaires235
9.4 Anneau des matrices carrées238
9.5 Exercices résolus240
9.6 Problèmes résolus246
10 Polynômes et fractions rationnelles251
10.1 Anneau des polynômes à une indéterminée251
10.2 Divisibilité et division euclidienne252
10.3 Fonctions polyomiales et racines253
10.4 Dérivation254
10.5 Arithmérique dans K[X]255
10.6 Polynômes irréductibles de C[X] et R[X]255
10.7 Formule d'interpolation de Lagrange256
10.8 Fractions rationnelles256
10.9 Décomposition en éléments simples sur C et sur R257
10.10 Exercices résolus257
10.11 Problèmes résolus265
11 Analyse asymptotique269
11.1 Relations de comparaison : cas des fonctions269
11.2 Développements limités270
11.3 Relations de comparaison : cas des suites274
11.4 Problèmes d'analyse asymptotique274
11.5 Exercices résolus275
11.6 Problèmes résolus295
12 Espaces vectoriels et applications linéaires303
12.1 Espaces vectoriels303
12.1.1 Espaces vectoriels303
12.1.2 Sous-espaces vectoriels304
12.1.3 Familles de vecteurs305
12.1.4 Somme de deux sous-espaces305
12.2 Espaces de dimension finie306
12.2.1 Existence de bases306
12.2.2 Dimension d'un espace de dimension finie306
12.2.3 Sous-espaces et dimension307
12.3 Applications Linéaires308
12.3.1 Généralités308
12.3.2 Endomorphismes309
12.3.3 Détermination d'une application linéaire310
12.3.4 Théorème du rang311
12.3.5 Formes linéaires et hyperplans311
12.4 Sous-espaces affines d'un espace vectoriel311
12.5 Exercices résolus312
12.6 Problèmes résolus323
13 Matrices329
13.1 Matrices et applications linéaires329
13.1.1 Matrice d'une application linéaire dans des bases329
13.1.2 Application linéaire canoniquement associée à une matrice330
13.1.3 Systèmes linéaires330
13.2 Changements de bases, équivalence et similitude331
13.2.1 Changements de bases331
13.2.2 Matrices équivalentes et rang331
13.2.3 Matrices semblables et trace332
13.3 Exercices résolus333
13.4 Problèmes résolus339
14 Groupe symétrique et déterminants345
14.1 Groupe symétrique345
14.1.1 Généralités345
14.1.2 Signature d'une permutation345
14.2 Déterminants346
14.2.1 Formes n-linéaires alternées346
14.2.2 Déterminant d'une famille de vecteurs dans une base347
14.2.3 Déterminant d'un endomorphisme347
14.2.4 Déterminant d'une matrice carrée347
14.2.5 Calcul des déterminants348
14.2.6 Comatrice349
14.3 Exercices résolus349
15 Intégration357
15.1 Continuité uniforme357
15.2 Fonctions continues par morceaux357
15.3 Intégrale d'une fonction continue par morceaux sur un segment358
15.4 Sommes de Riemann359
15.5 Lien entre intégrale et primitive360
15.6 Formules de Taylor globales361
15.7 Exercices résolus362
16 Dénombrement391
16.1 Cardinal d'un ensemble fini391
16.2 Listes et combinaisons392
16.3 Exercices résolus392
17 Probabilités403
17.1 Probabilités sur un univers fini, variables aléatoires et lois403
17.1.1 Univers, événements, variables aléatoires403
17.1.2 Espaces probabilisés finis403
17.1.3 Probabilités conditionnelles404
17.1.4 Loi d'une variable aléatoire405
17.1.5 Événements indépendants405
17.1.6 Variables aléatoires indépendantes406
17.2 Espérance et variance406
17.2.1 Espérance d'une variable aléatoire réelle ou complexe406
17.2.2 Variance d'une variable aléatoire réelle, écart type et covariance407
17.2.3 Inégalités probabilistes408
17.3 Exercices résolus408
17.4 Problèmes résolus427
18 Espaces préhilbertiens réels435
18.1 Produit scalaire435
18.2 Norme associée à un produit scalaire435
18.3 Orthogonalité436
18.4 Bases orthonormées437
18.5 Projection orthogonale sur un sous-espace de dimension finie437
18.6 Exercices résolus438
19 Procédés sommatoires discrets449
19.1 Convergence et divergence449
19.2 Séries à termes positifs ou nuls450
19.3 Séries absolument convergentes à termes réels ou complexes451
19.4 Théorème des séries alternées451
19.5 Familles sommables de nombres réels positifs451
19.6 Familles sommables de nombres complexes452
19.7 Exercices résolus453
19.8 Problèmes résolus461
20 Fonctions de deux variables réelles467
20.1 Ouverts de R2, fonctions continues467
20.2 Dérivées partielles468
20.3 Dérivées partielles et composées470
20.4 Extremums471
20.5 Exercices résolus473