Exercices-et-probleme-resolus-tome-2-2013-Semestre-2-SMPC-et-SMA.pdf

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    Remerciement :

    Nous vous prsentons ce manuel dans sa deuxime partie, qui comprend des sries

    des examens de lanne prcdente, accompagn par des modles de solutions rdiges d'une

    faon simple et bien dtaille.

    Ce support sera utile pour les tudiants de 1er anne universitaire pour les filires de

    physique, chimie et mathmatique de facult des sciences, de sciences et technique ou de

    classe prparatoire aux grandes coles.

    Il contient la fois Llectricit, Loptique gomtrique, la chimie gnrale, l'analyse

    et l'algbre.

    Cest avec un rel plaisir que nous avons effectu ce modeste travail pour que les

    tudiants : puissent avoir une ide prconue sur le niveau et le degr de difficult des

    examens. Puissent bien assimiler leurs cours. Puissent avoir des supports conus afin de bien

    se prparer aux examens, et davoir de bonnes notes par la suite.

    Nous conseillons les tudiants de bien assimiler leurs cours de chaque matire et aussi

    de bien travailler les sries de travaux dirigs avant d'aborder la rsolution des examens dont

    le but de bien comprendre les concepts et pour que vous puissiez reconnaitre votre niveau.

    Nos remerciements et notre gratitude sadressent tous les collgues qui ont particip

    la rdaction de tous les documents, merci tous.

    Nous tenons remercier tous les amis qui ont contribu de loin ou de proche

    avec leurs encouragement pour la sortie de ce modeste effort sans oublier de

    remercier tous les fidles de site RapideWay.org.

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    Trs important :

    Si vous souhaitez nous crire, On vous propose les adresses suivantes :

    Notre adresse lectronique : [email protected].

    Notre site web www.rapideway.org

    Notre page Facebook. www.facebook.com/rapideway

    En particulier, nous remercions chaleureusement tous ceux d'entre vous qui

    prennent la peine de nous signaler les petites erreurs qu'ils trouvent dans nos

    documents.

    Nous autorisons quiconque le souhait placer sur son site un lien vers nos

    documents, mais on n'autorise personne les hberger directement. On interdit par

    ailleurs toute utilisation commerciale de nos documents toute modification ou

    reproduction sans notre accord.

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    Sommaire :

    Remerciement : ....................................................................................................................................... 3

    Trs important : ....................................................................................................................................... 4

    Sommaire : .......................................................................................................................................... 5

    Algbre : ............................................................................................................................................ 10

    Contrle 1 Algbre 2 SMP, SMA, SMC - 2004/2005 ................................................................. 10

    Exercice 1 ....................................................................................................................................... 10

    Exercice 2 ....................................................................................................................................... 10

    Exercice 3 ....................................................................................................................................... 10

    Corrig : Contrle 1 Algbre 2 SMP, SMA, SMC - 2004/2005 .................................................. 12

    Exercice 1 ....................................................................................................................................... 12

    Exercice 2 ....................................................................................................................................... 13

    Exercice 3 ....................................................................................................................................... 15

    Contrle 2 Algbre 2 SMP, SMA, SMC - 2008/2009 .................................................................. 17

    Exercice 1 ....................................................................................................................................... 17

    Exercice 2 ....................................................................................................................................... 17

    Corrigs : Contrle 2 Algbre 2 SMP, SMA, SMC - 2008/2009 .................................................. 18

    Exercice 1 ....................................................................................................................................... 18

    Exercice 2 ....................................................................................................................................... 20

    Contrle Rattrapage Algbre 2 SMP-SMA-SMC 2008 /2009 ..................................................... 23

    Exercice 2 : ..................................................................................................................................... 23

    Exercice 3 : ..................................................................................................................................... 23

    Exercice 4 : ..................................................................................................................................... 23

    Soi la matrice : ............................................................................................................................. 23

    Corrigs Contrle Rattrapage Algbre 2 SMP,SMA,SMC 2008 /2009 ....................................... 24

    Exercice 2 : ..................................................................................................................................... 24

    Exercice 2 : ..................................................................................................................................... 24

    Extrait de Contrle 2 Algbre 2 SMP- SMC - SMA -2005/2006 ................................................. 27

    Exercice I : ...................................................................................................................................... 27

    Corrigs de LExtrait de Contrle 2 Algbre 2 SMP- SMC - SMA -2005/2006 ........................... 28

    Exercice I : ...................................................................................................................................... 28

    Contrle 2 Algbre2 SMP-SMA-SMC - 2006/2007 .................................................................... 30

    Exercice I : ...................................................................................................................................... 30

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    Corrigs de Contrle 2 Algbre2 SMP-SMA-SMC - 2006/2007 ................................................. 31

    Exercice I : ...................................................................................................................................... 31

    TD de l'algbre diagonalisation des matrices carres ............................................................... 34

    Exercice 1 : ..................................................................................................................................... 34

    Exercice 2 : ..................................................................................................................................... 34

    Exercice 3 : ..................................................................................................................................... 34

    Exercice 4 : ..................................................................................................................................... 34

    Exercice 5 : ..................................................................................................................................... 35

    Corrigs TD de l'algbre diagonalisation des matrices carres ................................................. 36

    Exercice 1: ...................................................................................................................................... 36

    Exercice 2 : ..................................................................................................................................... 37

    Exercice 3 : ..................................................................................................................................... 38

    Exercice 4 : ..................................................................................................................................... 40

    Exercice 5 : ..................................................................................................................................... 43

    Analyse : ............................................................................................................................................ 46

    Contrle 1 Analyse 2 SMP-SMC Anne 2005/2006 .................................................................. 46

    Exercice I : ...................................................................................................................................... 46

    Exercice II: ...................................................................................................................................... 46

    Exercice III : .................................................................................................................................... 46

    Corrigs Contrle 1 Analyse 2 SMP-SMC Anne 2005/2006 .................................................... 47

    Exercice I : ...................................................................................................................................... 47

    Exercice II : ..................................................................................................................................... 47

    Exercice III: ..................................................................................................................................... 50

    Contrle 1 Analyse 2 : Anne 2008 /2009 ................................................................................. 53

    Exercice 1 ....................................................................................................................................... 53

    Exercice 2 ....................................................................................................................................... 53

    Exercice 3 (4pts) ............................................................................................................................ 53

    Corrigs Contrle 1 Analyse 2 : Anne 2008 /2009 .................................................................. 54

    Exercice 1 ................................................................................................................................... 54

    Exercice 3 ....................................................................................................................................... 57

    Electricit : ......................................................................................................................................... 59

    Contrle I Electricit I SMP-SMA-SMC 2004/2005 .................................................................... 59

    Exercice I ........................................................................................................................................ 59

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    Exercice II : ..................................................................................................................................... 59

    Corrigs Contrle I Electricit I SMP-SMA-SMC 2004/2005 ...................................................... 61

    Exercice I : ...................................................................................................................................... 61

    Exercice II : ..................................................................................................................................... 63

    Contrle 2 lectricits 1 2007 /2008 ........................................................................................ 69

    Exercice 1 ....................................................................................................................................... 69

    Exercice 2 ....................................................................................................................................... 69

    Corrigs Contrle 2 lectricits 1 2007 /2008 .......................................................................... 70

    Exercice 1 ....................................................................................................................................... 70

    Exercice 2 ....................................................................................................................................... 72

    Contrle 2 Electricit 1: SMP-SMC 2006/2007 ....................................................................... 106

    Exercice I : .................................................................................................................................... 106

    Exercice 2 : ................................................................................................................................... 106

    Corrigs Contrle 2 Electricit 1: SMP-SMC 2006/2007 ........................................................ 106

    Exercice I : .................................................................................................................................... 106

    Exercice II : ................................................................................................................................... 107

    Contrle 2 dlectricit 1 SMPC & SMA 2008-2009 ............................................................... 110

    Exercice I : .................................................................................................................................... 110

    Exercice II ..................................................................................................................................... 110

    Corrigs Contrle 2 dlectricit 1 SMPC & SMA 2008-2009 : ............................................... 111

    Exercice I : .................................................................................................................................... 111

    Exercice II ..................................................................................................................................... 115

    Exercice .................................................................................................................................... 117

    Exercice 1 : ................................................................................................................................... 117

    Corrigs de lExercice : ............................................................................................................ 118

    Optique Gomtrique : ................................................................................................................... 122

    Contrle 2 optiques gomtriques : SMP-SMA-SMC 2004 ..................................................... 122

    EXERCICE I : .................................................................................................................................. 122

    EXERCICE II : ................................................................................................................................. 122

    EXERCICE III : ................................................................................................................................ 122

    Corrigs Contrle 2 optiques gomtriques : SMP-SMA-SMC 2004 ....................................... 124

    : ................................................................................................................................................ 124

    EXERCICE I : .................................................................................................................................. 124

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    EXERCICE II : ................................................................................................................................. 125

    EXERCICE III : ................................................................................................................................ 126

    Contrle de loptique gomtrique SMP-SMA-SMC 2006 ...................................................... 128

    Exercice I : .................................................................................................................................... 128

    Exercice II : ................................................................................................................................... 128

    Exercice III : .................................................................................................................................. 128

    Corrigs de Contrle de loptique gomtrique SMP-SMA-SMC 2006 ................................... 130

    Exercice I : .................................................................................................................................... 130

    Exercice II : ................................................................................................................................... 131

    Contrle II optique gomtrique : 2007Filires : SMP-SMA-SMC ........................................... 133

    Exercice I : .................................................................................................................................... 133

    Exercice II : ................................................................................................................................... 133

    Exercice III : .................................................................................................................................. 133

    Corrigs de Contrle II optique gomtrique : 2007Filires : SMP-SMA-SMC ....................... 135

    Exercice I : .................................................................................................................................... 135

    Exercice II : ................................................................................................................................... 136

    Exercice III : .................................................................................................................................. 137

    Contrle 2 optiques gomtriques SMP-SMA-SMC 2007/2008 ............................................. 139

    Question de cours : (4pts) ........................................................................................................... 139

    Problme :(16 pts) ....................................................................................................................... 139

    Corrigs : Contrle 2 optiques gomtriques SMP-SMA-SMC 2007/2008 ............................. 140

    Question de cours : ..................................................................................................................... 140

    Problme : ................................................................................................................................... 140

    Chimie Gnrale : ............................................................................................................................ 143

    Extrait de contrle de chimie SMP-SMA-SMC2004 ................................................................. 143

    Corrigs Extrait de contrle de chimie SMP-SMA-SMC2004 .................................................. 144

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    Algbre :

    Contrle 1 Algbre 2 SMP, SMA, SMC - 2004/2005

    Exercice 1

    Soit la matrice (

    +

    1) Dterminer les valeurs de A et les sous-espaces propres associs.

    2)

    a) Montrer que A est diagonalisable sur .

    b) Dterminer une matrice inversible telle que soit

    diagonale.

    Exercice 2

    Soit la matrice (

    + ou

    1) Dterminer les valeurs propre de et les sous-espace propre associs .

    a) Monter que est diagonalisable sur .

    b) Dterminer une matrice inversible telle que soit

    diagonale.

    2) Calculer pour tout .

    3) Soient les suites relles dfinies par les relations :

    {

    Avec .

    On note (

    + pour tout .

    a) Monter que ;

    .

    b) En dduire en fonction de n .

    Exercice 3

    Soit le -espace vectoriel [X]= [X] : muni de sa base

    canonique .

    Soit lendomorphisme de [X] dfini par :

    Ou est le polynome driv de P.

    1) Dterminer la matrice de relativement la base .

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    2) est-il diagonalisable sur ? Justifier votre rponse.

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    Corrig : Contrle 1 Algbre 2 SMP, SMA, SMC - 2004/2005

    Exercice 1

    Soit la matrice (

    +

    1) On chercher les valeurs propres de A :

    On a de

    |

    | |

    |

    |

    | |

    |

    ( )

    ( )

    donc ; 0 est une valeur propre double et 1 une valeur propre simple.

    Soient et sa base canonique.

    {

    Avec ; .

    {

    {

    2)

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    a) Toutes les racine de sont dans et on a et

    donc A est diagonalisable sur .

    b) est une base de . soit (

    + la matrice

    Alors (

    +

    Exercice 2

    Soit la matrice (

    + ou

    1) de

    de |

    |

    |

    |

    Donc :

    Trois valeurs propre distinctes simple ; m , m+1 et m+2.

    Soient et sa base canonique.

    {

    {

    ,

    Avec

    {

    Avec

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    {

    Avec

    2)

    a) admet 3 valeurs propres distinctes dans donc elle est diagonalisable

    sur .

    b) est une base de soit (

    +

    La matrice de passage de . Alors on a :

    (

    +

    3) On Calcule pour tout .

    (

    +et (

    +

    Avec : (

    + , {

    {

    (

    + la matrice inverse de .

    On a

    Avec : (

    + alors ;

    (

    +(

    +(

    +

    (

    )(

    +

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    (

    )

    4)

    a) On a (

    + Et (

    + pour tout .

    Avec (

    + et

    Avec (

    Donc :

    , on peut le obtenir par rcurrence .

    b) on a

    . Avec (

    +

    et (

    + (

    + aussi (

    )

    alors : (

    + (

    )(

    +

    (

    )

    Donc : {

    Exercice 3

    1) .

    On a ; ; par siute on a

    (

    + .

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    de |

    |

    2)

    est une valeur proper triple de .

    {

    avec

    On a , donc nest pas diagonalisable sur .

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    Contrle 2 Algbre 2 SMP, SMA, SMC - 2008/2009

    Exercice 1

    On munit de sa base canonique et on considre lendomorphisme de donn

    par :

    Soit ( + (

    + (

    +

    1) Donner la matrice de relativement

    2) Calculer limage pour un vecteur . / de

    3) Montrer que est une base de

    4) Soit P la matrice de passage de . Donner P.

    5) Calculer

    6) Exprimer en fonction de

    7) En dduire linverse de P.

    8) Dterminer la matrice de relativement .

    9) Dterminer le noyau de limage de .

    Exercice 2

    Soit (

    +

    1) Vrifier que le polynme caractristique de est

    2) Dterminer les valeurs propres de

    3) Pour chaque valeur propre se determiner le sous-espace propre cerrespondant.

    4) La matrice est-elle diagonalisable sur ? Justifier votre rponse.

    5) Dterminer tel que soit diagonale.

    6) Calculer pour

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    Corrigs : Contrle 2 Algbre 2 SMP, SMA, SMC - 2008/2009

    Exercice 1

    la base canonique de

    est un endomorphisme de (cas particulier dune application linaire

    1) La matrice relative de :

    (

    +

    2) Pour . / de on a z

    Alors . /

    Donc,

    3) On montre que est une base de

    on a: {

    {

    Donc la famille est libre.

    On peut calculer le dterminant de

    |

    | |

    | |

    |

    On a , et puisque est libre alors est une base de

    4) : La matrice de passage de la base :

    On a

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    (

    +

    5) ( + (

    + (

    + (

    + ( +

    6)

    Or

    (

    )

    7) linverse de est la matrice de passage de la base la base

    On a

    Alors

    (

    )

    8) La matrice de relativement

    On peut la calculer par deux mthodes

    ( + (

    + car on a deja montrer que .

    / (

    +

    ( + (

    + ( +

    (

    *

    ( +

    ( +

    (

    * (

    * (

    *

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    Alors

    (

    )

    (

    +

    Le noyau de

    e

    { (

    *}

    {(

    *}

    (Avec (

    ))

    di e

    Li age de :

    {

    Et puisque est libre alorsdi .

    Exercice 2

    (

    +

    1) 0n a de

    |

    |

    |

    |

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    2) Les valeurs propres de

    On a

    Alors 1 est une valeur propre double de A

    2 est une valeur propre simple de A

    3) -Pour

    Soit la base canonique de

    {(

    +. / .

    / }

    {

    }(avec )

    -Pour

    {(

    +. / .

    / } {

    (avec )

    4) On a = le nombre de multiplicit de la valeur propre 1

    et = le nombre de multiplicit de la valeur propre 2

    Donc A es diagonalisable su

    5) La famille est libre et , donc est une base de

    .

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    Donc il existe une matrice P : la matrice de passage de la base telle que (P est

    une matrice inversible et son inverse est la matrice de passage de

    (

    + On a{

    {

    {

    (

    +Alors (

    +

    6) On a

    On montre que (

    +

    (

    +(

    +(

    + (

    +(

    +

    (

    +

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    Contrle Rattrapage Algbre 2 SMP-SMA-SMC 2008 /2009

    Exercice 2 :

    Soit l endomorphisme de donn par . Calculer la matrice de relativement

    a la base

    Exercice 3 :

    (

    +

    1) Calculer le polynme caractristique de

    2) a matrice A est elle inversible ?

    Exercice 4 :

    Soi la matrice :

    (

    +

    1) Calculer le polynme caractristique de

    2) Montrer que les rels sont les valeurs propres de

    3) Pour chaque valeur propre, dterminer le sous espace propre correspondant.

    4) Montrer que la matrice est diagonalisable.

    5) Dterminer tel que soit diagonale.

    6) Calculer pour un entier

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    Corrigs Contrle Rattrapage Algbre 2 SMP,SMA,SMC 2008 /2009

    Exercice 2 :

    Lendomorphisme de

    Soit la base

    On dtermine la matrice de f dans la base

    On

    (

    +

    Exercice 2 :

    (

    +

    Le polynme caractristique de la matrice :

    (x) = det (A-X ) = |

    |

    = |

    |

    =|

    | = -X|

    |

    = -X(-1+X2 ) = -X(X-1)(X+1)

    2) la matrice A nest pas inversible. Car 0 est une valeur propre de A en effet : A est

    diagonalisable on peut former une base B tel que

    A = DP avec D = (

    +

    On a et puis que les deux matrice sont semblable donc

    Don A nest pas inversible.

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    A(

    +

    1)- le polynme caractristique de A.

    (X) = det (A-X ) = |

    |

    = |

    |

    = |

    | = (X+1) |

    | = (X+1)(X2-1-3)

    = (X-1)(X2-4) = (X+1)(X+2)(X-2) = 0

    (X) = (X+1)(X+2)(x-2) = 0

    3)- on a (X) = (X+1)(X+2)(x-2) = 0

    Alors les valeurs propre de A sont : =2 , =-2 , = -1

    4)- la matrice A possde 3 valeurs propre simple donc elle est diagonalisable sur car les valeurs propret

    sont simple .

    5)- pour =2 soit Bc (e1,e2,e3) la base canonique de

    On a E2= {AV = 2V / V } (

    +. /=2 .

    / {

    z = x et 2 = x

    E2={x=z =

    y / x,y,z } = {(x,

    x,z):/x }=vect {(2,1,2)}=vect {V1} avec V1=(2,1,2).

    E2= { AV = -2V / V } (

    +. /= -2 .

    / {

    z = x

    {

    y =-2 x et y = - 2z x = z = -1/2y

    E2 {(2y,-y ,2y)/y }=vect {2,-1,2)} v2(2,-1,2)

    E-1 = { AV = -V / V } (

    +. /= -.

    /

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    {

    {

    x=-y et z=0

    E-1 {(x,x ,0)/x }=vect {1,-1,0)} v3(1,-1,0)

    Alors P = (

    +

    On a {

    {

    e 3=

    (V2-V1+V2-2V3+

    V- -

    V2)

    =

    (-

    V1+

    V2 - 2 V3) = -

    V1 +

    V2 V3

    = (

    , =

    (

    +

    AP = (

    +

    6)- on a D = AP A = PD = P

    On a = (

    + n

    =

    (

    +(

    +(

    +

    =

    (

    )(

    +

    =

    (

    )

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    Extrait de Contrle 2 Algbre 2 SMP- SMC - SMA -2005/2006

    Exercice I :

    Soit la matrice =(

    +

    1) Jordaniser la matrice sur

    2) On considre le systme diffrentiel homogne suivant :

    ( ){

    a) Rsoudre le systme ( ).

    b) Trouver un systme fondamental de solutions de ( ).

    3) Rsoudre le systme diffrentiel suivant :

    ( ) {

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    Corrigs de LExtrait de Contrle 2 Algbre 2 SMP- SMC - SMA -2005/2006

    Exercice I :

    =(

    +

    1) on dtermine les valeurs propre de A.

    On a |

    |= |

    |

    = ( )

    Alors a pour des valeurs propres :

    1 valeur propre dordre double

    2 valeur propre dordre simple

    Soit la base canonique de

    ,

    -(

    +. / .

    / {

    ,

    On a au nombre de multiplicit de la valeur propre 1

    nest pas diagonalisable on peut trianguler

    (

    +. / .

    / {

    ,

    On choisit un vecteur tel que soit |

    |

    donc on peut former une base

    Tel que

    : est la matrice triangulaire

    : la matrice de passage de la base a la base

  • Edition : 2012

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    (

    +on a {

    donc (

    +

    (

    +(

    +(

    + (

    +(

    +

    (

    +

    2)

    {

    On pose (

    + et (

    )

    (

    +(

    +

    On a => avec (

    + et (

    )

    (

    )

    (

    +(

    +{

    {

    Alors {

    =>(

    + (

    +(

    +

    Do {

    et on pose

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    Contrle 2 Algbre2 SMP-SMA-SMC - 2006/2007

    Exercice I :

    Soit la matrice A=(

    +

    1)

    a) Dterminer les valeurs propres de A et les sous espaces propres associs. b) En deduire que A diagonalisable sur R et diagoniliserA .

    c) Calculer ( pour tout n1. 2) On considre les suites ) definies par leurs termes initiaux

    et par les relations de rcurence :

    {

    Calculer en fonction de n ;pour tout n1. 3)

    a) Montre que A vrifi la relation suivante :

    b) Donner lexpression de en fonction de

    4) Rsoudre le systme diffrentiel suivant :

    {

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    Corrigs de Contrle 2 Algbre2 SMP-SMA-SMC - 2006/2007

    Exercice I :

    A=(

    +

    1)

    a) Les valeurs propres de A

    On a |

    | |

    |

    alors les valeurs propres de A sont : e Les ss-espaces propres associs aux valeurs propres sont :

    ={AV =V / V }

    (

    +. / .

    /

    {

    = {(x,0,-x)/x } = vect{(1,0,-1)} = vect{ } avec (1,0,-1)

    ={AV=2V / V }

    (

    +. / .

    /

    {

    = {(0,y,0)/y } = vect{(0,1,0)} = vect{ } avec =(0,1,0)

    ={AV =3V / V }

    (

    +. / .

    /

    {

    avec (1,0,1)

    b) A est diagonalisable car tous les valeurs propres de F sont simple

    On a P=(

    +

    P est la matrice de passage de la base canonique la base B=

    B est une base alors P admet un inverse

    est la matrice de passage de la base B Bc

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    On a : {

    {

    et par suite : =(

    ,

    et

    c)

    on a :

    (

    +(

    +(

    +

    =

    (

    +(

    +

    =(

    +

    2) on a

    {

    On pose : (

    + (

    +

    (

    +(

    +=A

    Donc : A

    A , A

    .

    (

    + (

    +(

    + ;(

    + ( +

    {

    ; {

    ;

    3)

    a) - On a : =(3-X)(2-X)(1-X) = 0

    = - +6 -11 +6 = 0 On a donc : = 0

    Alors :

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    b) Lexpression de en fonction de :

    On a : Alors : A(

    Donc :

    4)

    on a :

    {

    On pose :

    Y=(

    + et (

    )

    (

    +(

    += A Y A Y

    tq : (

    +

    {

    {

    Y=PZ=(

    +(

    + (

    +

    {

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    TD de l'algbre diagonalisation des matrices carres

    Exercice 1 :

    Les matrices sont-elles diagonalisables ?

    (Prciser si cest dans R ou dans C )

    (

    + (

    +

    Exercice 2 :

    Soit le -espace vectoriel deg de sa base canonique B=(1,X, ).

    Soit f lendomorphisme de par :

    P' +P

    O P' est le polynme driv de P.

    1) Dterminer la matrice de relativement la base B. 2) est-il diagonalisable sur ? Justifier votre rponse.

    Exercice 3 :

    *Soit la matrice (

    +

    1) Dterminer les valeurs propres de A et les sous-espaces propres associs. 2) a) Montrer que A est diagonalisable sur .

    b) Dterminer une matrice inversible P telle que AP soit diagonale.

    Exercice 4 :

    Soit la matrice (

    + o m

    1) Dterminer les valeurs propres de et les sous-espaces propres associs. 2) a) Montrer que est diagonalisable sur R.

    b) Dterminer une matrice inversible P telle que P soit diagonale.

    3) Calculer pour tout n

  • Edition : 2012

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    4) Soient les suites relles dfinies par les relations :

    {

    Avec : , et .

    On note =(

    + pour tout n

    a) Montrer que :

    b) En dduire en fonction de n.

    Exercice 5 :

    Soit la matrice (

    +o .

    1) Dterminer les valeurs propres de leurs ordres de multiplicit. 2) a) Pour quelle valeur de , la matrice et diagonalisable ? Justifier votre rponse.

    b) Dans ce cas diagonaliser et calculer pout tout n 1.

  • Edition : 2012

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    Corrigs TD de l'algbre diagonalisation des matrices carres

    Exercice 1:

    (

    + on dtermine le polynme caractristique de la

    matrice A . = det (A - X ) = 0

    |

    |= (1-X)|

    |= (1-X)( ) = 0 a

    A possde une valeur propre 1 simple dans A nest pas diagonalisable dans car le sous espace de la valeur propre 1 est de dim = 1 on peut pas cre une base propre de

    .

    A possde 3 valeurs propre simple dans (1 , i , -i ) .

    A est diagonalisable dans chaque valeur propre on a une vecteur propre cre une base B ( )

    tel que : D= A P = (

    +

    P : la matrice de passage de la base canonique la base B.

    : la matrice de passage de B

    (

    + on dtermine le polynme caractristique de la matrice B .

    = det (B - X ) = 0

    |

    | = |

    |

    = |

    | = (1-X) |

    |

    = (1-X)( 6X + 5) = (1-X)(X-1)(X-5)

    B :

    o 1 racine double ( ) o 5 racine simple ( )

    tout les racines on peut diagonaliser B dans .

  • Edition : 2012

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    soit la base canonique dans

    o

    = { / A = } {

    {

    x = - (2y+z)

    { (x,y,z) / x = - 2y z } = {(-2y z , y , z) / y,z ) }

    { y (-2,1,0) + z (-1,0,1) / z,y ) }

    = vect { (-2,1,0) , (-1,0,1) }

    dim = 2 = ordre de la valeur propre 1 B est diagonalisble sur .

    = = { / A = } {

    {

    ,

    x = y = z

    vect { (1,1,1) } ; dim = 1

    soit B une base de

    la matrice de passage de est P = (

    +

    donc : D= B P = (

    +

    Exercice 2 :

  • Edition : 2012

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    [x]= { P [x] : deg P 2 } dans la base B=(1,X, )

    f es une endo o phis e de *x+ (cas particulier dune application linaire).

    f(P)= P + P [x]

    1) La matrice de f dans la base canonique B , M(f,B)

    M(f,B) =

    f

    (

    +

    2) On dtermine la polynme caractristique de M(f,B)

    = det (M - X ) = |

    | = (1-X) )|

    |

    = = 0

    M(f,B) a une valeur propre 1 triple .

    Soient B la base canonique de et B une base de B( ) .

    On a = { MV = 1 V / V( ) }

    (

    +(

    ) (

    ) {

    = Vect{ } = Vect {(1,0,0)}

    di = 1 < Lordre de la valeur propre.

    nest pas diagonalisable.

    Exercice 3 :

    (

    +

    1) Les valeurs propres de A :

    On dtermine = det (A - X ) = 0

  • Edition : 2012

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    |

    | = |

    |

    |

    |

    x.|

    |= x.(-(2+x)(x-3)-6)

    Donc on a :

    1= 0 valeur propre double de A

    2= 1 valeur propre simple de A On considre la base canonique de

    =

    {

    ec ; ( ) sont libres.

    =

    {

    {

    {

    =

    ec .

    On a dim1= 2 = lordre de multiplicit de 1, et dim 2 = 1 = lordre de multiplicit de 2.

    Donc A est diagonalisable sur .

  • Edition : 2012

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    2) b)- Soit la base B tel que . La matrice de passage de la base Bc la base B est P :

    (

    +et on a B une base de det P 0, donc P est

    inversible et son inverse est la matrice de passage de la base B la base Bc.

    Do :

    D = = (

    +

    Exercice 4 :

    (

    +ou m

    1) Les valeurs propre de :

    On a : = det ( - X ) = 0

    = |

    | = (m+1-X))|

    |

    = (m-X)(m+1-X)(m+2-X)

    Donc :

    valeur propre simple = m+1 valeur propre simple = m+2 valeur propre simple

    Les sous espaces propre de A :

    On considre la base canonique dans

    = { A = m / (x,y,z) }

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    (

    +( * = m(

    * {

    x=y et y=0

    = Vect { } = Vect {(1,0,0)}

    = = { A = (m+1) / }

    (

    +( * = (m (

    * {

    ,

    = Vect { } = Vect {(1,0,1)}

    = = { A = (m+2) / }

    (

    +( * = (m (

    * {

    ,

    = Vect { } = Vect { }

    2) a)

    possde 3 valeurs propre simple

    Et on a chaque valeur propre une vecteur propre associ cette valeur.

    Donc est Diagonalisable sur .

    b)

    soit la base B ( ) ; , (1,0,1) et (0,0,1)

    P : la matrice de passage de la base de la base B

    P= (

    + on a B est une base de dest P 0

  • Edition : 2012

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    Donc il existe linverse de P .

    est la matrice de passage de la base B la base

    Do : = P = (

    +

    3)

    On a = P = P

    =

    = P

    Pour m = -2 on a : =

    On dtermine la matrice de passage de la base B la base

    On a :{

    {

    Donc : =

    (

    +

    = (

    +

    = (

    +(

    +(

    +

    = (

    )(

    + = (

    )

    4) sont des suites relles.

    {

    Avec : {

    = ( * ;

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    = (

    * = (

    + ( * =

    =

    On a :

    =

    = = =

    = = =

    .

    =

    On peut dmontrer par rcurrence.

    b) On a

    ( * = (

    ) ( * avec : (

    * (

    *

    {

    {

    Exercice 5 :

    (

    + avec

    1) On dtermine = det (A - X ) = 0.

    |

    | = |

    |

    |

    |

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    |

    |= (2-x)(1-x)|

    |= (1-x)(2-x)

    Donc les valeurs de A sont :

    1= 1 valeur propre double de A

    2= 2 valeur propre simple de A

    2) a)- soit la base canonique de

    = E1 =

    {

    Si

    ec ; ( ) sont libres.

    dim = 2 = le nombre de multiplicits de 1 dans ce cas A1 est diagonalisable.

    Si x = y = -z

    ec

    dim 1 nombre de multiplicits de 1ans ce cas A nest pas diagonalisable.

    b) pour on a

    ec

    {

    { - } = vect{ } = vect {(0,1,-1)}

    est une base de car dim + dim = 2+1 =3 et ( .

    Donc il existe une matrice D semblable A1tel que D= A1 P avec P est la matrice de passage de la base

    Bc la base B et est son inverse ( est la matrice de passage de la base B la base Bc)

  • Edition : 2012

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    (

    +on a {

    {

    (

    +

    On a D= A1 P A1 = PD (A1 )n= (PD n PDn

    On a (

    + Dn (

    +

    = (

    +(

    +(

    + (

    +(

    +

    (

    +

  • Edition : 2012

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    Analyse :

    Contrle 1 Analyse 2 SMP-SMC Anne 2005/2006

    Exercice I :

    Soit une fonction numrique de classe sur . On considre dans

    la fonction dfinie parf

    .

    1- Vrifier que f est homogne. Quel est son degr ?

    2- Montrer que f vrifier

    .

    Exercice II:

    On considre la fonction f dfinie sur par :

    f {

    1- Etudier la continuit de f.

    2- Calculer et

    pour .

    3- Montrer que et

    .

    4- Est-ce que et

    sont continues ?

    5- Est-ce que f est diffrentiable ?

    Exercice III :

    On considre la forme diffrentielle suivante :

    d

    1- Vrifier que nest pas exacte.

    2- Trouver un nombre rel tel que la fonction soit un facteur

    intgrant de dans .

    3- En dduire la rsolution de lquation diffrentielle .

  • Edition : 2012

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    Corrigs Contrle 1 Analyse 2 SMP-SMC Anne 2005/2006

    Exercice I :

    Soit f

    Avec une fonction numrique de sur IR

    1- Soit on a f (

    ) (

    )

    Donc f f

    Do f est homogne de degr gal 1

    2-

    ( (

    )* (

    )

    (

    ) (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    * (

    )

    (

    )+

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    ( (

    )*

    (

    )

    (

    )

    * (

    )+

    (

    )

    Donc

    (

    )

    (

    )

    Exercice II :

    Soit

    f {

    1- La continuit de f

    Les fonctions h h , g g

    Et

    sont continues sur

    Donc f est continue sur

    La continuit de f en (0,0)

    On pose { cos sin

    Alors f f

    sin cos

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    Par suite li li

    sin cos

    Do li

    On a alors li

    Donc f est continue au point (0,0).

    Conclusion : f est continue sur et de plus f est continue au point

    (0,0), on dduit alors que f est continue sur .

    2- Calculons et

    pour .

    Calcul pour .

    .

    /

    .

    /

    (

    )

    .

    /

    .

    /

    Calcul pour .

    .

    /

    .

    /

    (

    )

    .

    /

    .

    /

    .

    /

    3- Montrons que et

    Calcul de

  • Edition : 2012

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    li

    li

    Calcul de

    li

    li

    4- Continuit de

    On a

    {

    .

    /

    Continuit de

    Pour

    On a et sont des fonctions

    continues sur

    Donc

    est continue sur

    Do est continues sur

    Pour

    Calculons li

    Pour cela, utilisons les coordonnes polaires :

    Posons { cos

    sin

    Alors li li

    li

    li

    sin

    Alors li

    Donc la fonction est continue au point (0,0)

    {

    Donc est continue sur .

    Continuit de

  • Edition : 2012

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    Pour

    On a et sont des fonctions

    continues sur

    Do est continue sur

    Pour

    Calculons li

    Pour cela, utilisons les coordonnes polaires :

    De mme posons { cos

    sin

    Alors li li

    li

    ( sin

    On a alors li

    Donc la fonction est continue au point (0,0)

    {

    Donc est continue sur .

    5- et

    existent et sont continues sur donc f est diffrentielle sur .

    Exercice III:

    d

    1- On a

    et

    Et on a

    Donc nest pas exacte.

    2- est un facteur intgrant de lexistence dune fonction f diffrentielle

    tel que df

    Exacte

    ( )

    Donc

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    (( ) )

    (( ) )

    (( ) )

    Ou

    Donc Ou (impossible car (x>0) et (y>0))

    Alors

    Facteur intgrant de

    3- facteur intgrant de lexistence de f diffrentielle tel que

    df

    f d

    f d

    (

    )

    (

    )

    {

    {

    {

    {

    {

    Et par suite

    ,

  • Edition : 2012

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    On a df

    Donc

    Conclusion : Les solutions de lquation diffrentielle sont donne par

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    Contrle 1 Analyse 2 : Anne 2008 /2009

    Exercice 1

    Soit log .

    1) Vrifier que (0,0) est un point critique de .

    2) Ecrire la formule de Taylor lordre 2 de au point (0,0).

    3) Prciser la nature de ce point critique.

    Exercice 2

    On considre la fonction dfinie dans par :

    { sin (

    *

    1) Calculer et

    pour tout .

    2) Etudier la continuit de et

    dans ?

    3) est-elle diffrentiable dans ? Justifier votre rponse.

    4) Etudier lexistence de et

    .

    5) Montre que li

    sin (

    ) .

    6) En dduire que possd un dveloppement limit lordre 2 au point (0,0)

    Exercice 3 (4pts)

    On considre lquation

    (E)

    On pose .

    1) Calculer

    en fonction de

    .

    2) Rcrire lquation (E) en fonction de .

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    Corrigs Contrle 1 Analyse 2 : Anne 2008 /2009

    Exercice 1

    Soit log .

    1) on calcul

    .

    log

    log

    On a :{

    le point est un point critique de

    2) Formule de Taylor lordre 2 de au point .

    On a :

    ( )( )

    ( )( )

    ( )

    ;

    et

    Or ; on a la formule de Taylor scrit :

    (

    )

    Avec : li 0

    Donc :

    3) On a :

    Or admet un minimum en (0,0).

    Exercice 2 (12pts)

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    On considre la fonction dfinie dans par :

    { sin (

    *

    1)

    Pour tout

    On a : sin (

    )

    cos (

    )

    Et :

    cos (

    )

    Pour tout

    On a : li

    li

    li

    sin

    Or |sin

    | | sin

    | | | avec li |

    |

    Donc : li

    si

    On a : li

    li

    Dou : {

    sin (

    )

    cos (

    )

    {

    cos (

    *

    2) la continuit de et

    dans

    La fonction est continue en tout point (x,y)

    Car cest la somme, produit, rapport et compos des fonctions continues sur \

    {(0,0)} .

    Pour

    On a | | | | | | |sin

    | |

    | |cos

    |

    Avec | | |sin

    | | |

  • Edition : 2012

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    Et |

    | |cos

    | | | |

    | | |

    Car |sin

    | |cos

    | et

    Alors | | | | | | | | , li | | |

    | | |

    est continu sur

    est continu en tout point car

    est la somme ,

    produit rapport et compos des fonction continues sur 0,0)} .

    Pour on a | | |

    cos (

    )|

    | | |

    cos (

    *|

    On a |cos (

    )| et |

    |

    car

    Alors | | | | | | | | et li | |

    A do

    Donc :

    sont continus sur .

    3) est diffrentiable dans car admet des drives partielles

    et

    drives sont continus sur

    4)

    li

    li

    (

    )

    (

    )

    li

    sin (

    ) cos (

    )

    on a : |sin (

    )| | sin (

    )|

    Or li li

    sin (

    )

    Avec li

    cos (

    )

    en effets : soit

    ,

  • Edition : 2012

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    on a : li li mais ,cos

    cos et cos

    cos

    .

    La limite nexiste pas donc nexiste pas

    li

    donc

    5)

    on a |

    sin (

    )|

    |sin (

    )|

    or li donc li

    sin (

    )

    6)

    on a sin (

    )

    on pose

    sin (

    ) on a li

    avec li

    donc admet un dveloppement limit au voisinage de (0,0) lordre 2

    scrit : avec li

    Exercice 3

    On considre lquation

    : (E)

    On pose .

    1)

    on calcule

    en fonction de

    {

    {

    donc {

  • Edition : 2012

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    2)

    on a

    (

    donc la rsolution de lquation diffrentielle

    est quivalente la

    rsolution du

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    Electricit :

    Contrle I Electricit I SMP-SMA-SMC 2004/2005

    N.B. pour lexercice I, rpondre brivement mais de manire prcise.

    Exercice I

    A- Soit un conducteur plein (C) qui a la fore dun ellipsode (voir la figure 1-a). Ce

    conducteur (C) porte une charge Q positive, isol et en quilibre lectrostatique.

    Rpondre aux questions suivantes en justifiant vos rponses :

    1- Le champ est-il nul lintrieur de (C)?

    2- Le potentiel est-il le mme en A et en A ?

    (Les points A et A tant deux points de la surface du conducteur (C) (voir la

    figure 1-a).

    3- La densit de charge est-elle positive, ngative ou nulle ?

    4- La densit de charge est-elle la mme en A et en A ?

    5- Les modules des champs au voisinage des points A et A sont-t-ils les

    mme ?

    B- On approche du conducteur (C) une sphre conductrice initialement neutre et

    isole (figure 1-b). lensemble des deux conducteurs est en quilibre

    lectrostatique.

    1- Les conducteurs (C) et (S) sont-ils en influence totale ? justifier votre

    rponse.

    2- Illustrer sur le mme schma :

    a- La rparation des charges sur les conducteurs (C) et (S).

    b- Une reprsentation des lignes de champ entre les deux conducteurs.

    3- Comparer les valeurs du potentiel en A et au point B.

    4- Que se passera-t-il si on relie la sphre (S) au sol.

    Exercice II :

    On considre le circuit de la figure 2-a

    1- En appliquant les lois de Kirchhoff, dterminer les courants , et en fonction

    de E, et .

    Pour les questions suivantes, on prendra = = =R

    2- On branche aux bornes de la rsistance un diple (E, r) (voir la figure 2-b), par

    lapplication du thorme de Thevenin, dterminer le courant I traversant le diple

    (E, r) (on donnera lexpression littrale de I).

    3- On donne E = 40V, E = 10V, r = 2 et R = 24 , calculer numriquement le courant

    I, le diple (E, r) est-il un gnrateur ou un rcepteur ? Justifier votre rponse.

    4- Calculer la puissance P consomme par le diple (E, r).

  • Edition : 2012

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  • Edition : 2012

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    Corrigs Contrle I Electricit I SMP-SMA-SMC 2004/2005

    Exercice I :

    A-

    1- Oui le champ lintrieur du conducteur est nul.

    Parce que :

    - Le champ est nul lintrieur dun conducteur en quilibre.

    Ou - puisque les charges est immobiles lintrieur des conducteur donc la

    somme des forces lectriques est nulle ( = 0)

    2- Oui le potentiel est le mme en A et A.

    Parce que :

    - Le conducteur est en quilibre lectrostatique ce qui implique et

    puisque on a V = donc V = constante, do =

    3- La densit des charges volumique est nulle.

    Parce que :

    - Daprs la relation de la forme locale du thorme de Gausse

    et puisque E = 0 lintrieur du conducteur,

    Donc

    et par suite = 0 ( # 0).

    4- La densit de charge en A et en A nest pas la mme.-

    Parce que :

    - La forme de la surface en A et en A nest pas la mme.

    Ou - Le rayon de la courbure en A et en A nest pas le mme.

    5- Le champ au voisinage de A et A nest pas le mme.

    Parce que :

    - Daprs le thorme de Coulomb, le champ au voisinage dun point du

    conducteur en quilibre dpend de la densit en ce point, et comme

    (A) # (A) ce qui est implique que les champs au voisinage de A et A

    sont diffrents.

    B-

    1- Non, les deux conducteurs sont en influence partielle.

    Parce que :

    - Aucun conducteur nentoure pas lautre.

    Ou - toutes les lignes de champ partant du conducteur (C) narrivent pas totalement au

    conducteur (S).

    2- a la rpartition des charges sur les deux conducteurs.

  • Edition : 2012

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    Les charges positives du conducteur (C) attirent les charges ngatives du conducteur (S) et

    repoussent les charges positives.

    b-La reprsentation de quelques lignes de champ.

    Les lignes de champ partent de (C) perpendiculairement la surface et aboutissent (S)

    galement perpendiculairement la surface.

    3- Le potentiel en B est inferieur le potentiel en A (V(A)>V(B))

    Parce que :

    - De A vers B les potentiels dcroissants ( V)

    4- Si on relie (S) au sol les charges positives du conducteur (S) vont scouler vers la

    terre.

  • Edition : 2012

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    Exercice II :

    1- Application des lois de Kirchhoff

    (Loi des nuds et loi des mailles) au circuit de la figure 2-a.

    -Loi des nuds :

    Nud A

    Nud B (mme quation)

    Donc = 0 (1)

    -Loi des mailles :

    Dans le circuit il y a deux mailles indpendantes (I) et (II).

    - Pour la maille (I) on a

    -E + = 0

    On met E car on rencontre le ple (-) en premier.

    Si on rencontre le ple (+) on premier on met +E.

    Donc = E (2)

    - Pour la maille (II) on a (3)

    On met le signe (-) devant car le sens de parcours est diffrent que celui du courant .

  • Edition : 2012

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    On met le signe (+) devant car le sens de parcours est le que celui mme du courant .

    Les relations (1), (2) et (3) forment le systme suivant :

    {

    (2)

    (2)

    Dans (1)

    (

    ) (1)

    Dans (1) (

    ) (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    -Pour

    (2)

    (2)

    (1) (

    )

    (2) dans (1)

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    -Pour

    On a

  • Edition : 2012

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    (

    ) (

    )

    Mthode :

    On a

    {

    (

    +(

    + ( +

    On pose I = (

    + est la matrice associe au systme.

    Donc

    ,

    ,

    Avec = det I le dterminant associ au systme.

    |

    | |

    |

    |

    |

    Et |

    |

    Pour : on a

    Et puisque |

    | En remplaant la premire colonne ( + par (

    +

    Et on trouve que

    Ce qui donne

    (

    )

    Pour : on a

    Et puisque |

    | En remplaant la deuxime colonne (

    + par ( +

    Donc on trouve que

    Ce qui donne

    (

    )

    Pour : on a

    Et puisque |

    | En remplaant la troisime colonne (

    + par ( +

  • Edition : 2012

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    Donc on trouve que

    Ce qui donne

    Par suite on prendra

    2- Application du thorme de Thevenin

    On enlve la branche AB contenant le diple (E, r) le montage devient celui de la figure 2-a

    avec

    Tension de Thevenin .

    Avec

    Donc

    Et par suite

    Do

    Rsistance de Thvenin

    On court-circuit le gnrateur E

    R//R//R

  • Edition : 2012

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    Do

    On met la branche AB enleve

    Soit le montage suivant :

    Et on a

    Donc

    Et par suite

    3- Application numrique

    E = 40V, E = 10V, r = 2 et R = 24

    On a I>0 le diple (E, r) se comporte comme un rcepteur.

    4- La puissance consomme par le rcepteur (E, r)

  • Edition : 2012

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    Donc

    Application numrique :

    E= 10V, I4 = 0.33A et r = 2

    Do

  • Edition : 2012

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    Contrle 2 lectricits 1 2007 /2008

    Exercice 1

    Soit un conducteur (A) sphrique de rayon portant la charge Q. (A) est suppos en

    quilibre.

    1) Comment est rpartie la charge Q dans le conducteur (A) et avec quelle densit ?

    2) Quel est le champ au voisinage du conducteur ? Justifier votre rponse.

    3) Quel est le potentiel cre au centre O du conducteur (A) par un lment de sa

    surface portant la charge ? En dduire la capacit du conducteur (A).

    4) En dduire la capacit du conducteur (A).

    Un autre conducteur (B) sphrique et creux, de rayon interne et externe

    initialement neutre, entoure le premier conducteur (A)

    .

    5) Quelle est la charge de (B) et comment est-elle rpartie ?

    6) On met le conducteur (B) au sol. quelle est la nouvelle rpartition de charge ? Justifie

    votre rponse.

    7) Quel est le potentiel du conducteur (B) ?

    8) Dterminer le nouveau potentiel du conducteur (A).

    9) Que reprsente lassociation des conducteurs (A) et (B) ? Quelle est a capacit ?

    Exercice 2

    Soit le circuit de la figure1

    constitu de rsistances

    .

    1) Exprimer les rsistances

    quivalentes entre

    A et C et entre A et

    B en fonction des et

    calculer leurs valeurs.

    On donne

    2) Supposons que lon branche entre A et B un gnrateur de force lectromotrice E et de

    rsistance interne r.

    a) Dterminer la ddp entre A et C

    b) Dduire les intensits des courants qui circulent dans les rsistances .

    c) Trouver le courant dbit par le gnrateur.(On donnera lexpression littrale

    puis la valeur numrique). On donne

    Figure 1

  • Edition : 2012

    www.rapideway.org F. DANI H. BOUKHARROUB Y. EL HYHY Page | 70

    3) Le gnrateur prcdent (E,r) est maintenant branch entre A et B. Calculer le courant

    dbit par le gnrateur.

    4) Comparer les expressions de . a quelle condition sont-t-elles gales ? Le

    courant driv par un gnrateur de tension dpend-il du circuit que lon branche ses

    bornes ? Justifier votre rponse.

    5) Calculer pour chacune des situations des questions 2 et 3 : (On donnera les

    expressions littrales puis les valeurs numriques).

    a) Les puissances fournies par le gnrateur. On notera et ces puissances.

    b) Les puissances dissipes par effet Joule dans le gnrateur. On les notera et .

    c) Les puissances dissipes par effet Joule dans le circuit extrieur au gnrateur. On

    les notera et .

    d) Vrifier la conservation des puissances.

    Corrigs Contrle 2 lectricits 1 2007 /2008

    Exercice 1

    1) Comme le conducteur (A) est suppos en quilibre donc le charge Q est rpartie sur

    la surface, avec une densit surfacique

    En effet :

    Comme le conducteur (A) est sphrique donc le rayon de courbure est uniforme

    ou S la surface de (A)

    2) Le champ au voisinage de (A) la surface

    S du

    conducteur est une

    quipotentielles(

    ), et les ligne de champ sont normales

    au quipotentielles ,

    ou bien la distribution admet une

    symtrique donc le champ est port par

    avec

    ou la normal au conducteur

    Thorme de Gauss :

    S

  • Edition : 2012

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    ( avec S= )

    E=

    Donc le champ au voisinage du conducteur est

    avec et

    3) Le potentiel cre au centre O du conducteur.

    Pour V(0) :

    On a:

    Si la surface de la sphre {conducteur (A)}

    Alors :

    Le conducteur (A) est en quilibre, donc daprs (1) on a

    Donc le potentiel V est le mme que celui cre par la charge Q place au centre O .

    4) La capacit C par dfinition est :

    5) Le conducteur (B) est initialement neutre donc

    La rpartition des charges sur les deux conducteur

    (

    1

    )

    S

    dQ

    O

  • Edition : 2012

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    Influence total

    Et puisque (B) est neutre

    6) Si on met le conducteur (B) au sol les charges (+Q)

    de la face extrieur vont scouler vers la terre ce qui implique que la charge

    Sur cette face devient nulle.

    7) Potentiel ,

    On a :

    pour un point P

    Avce OP=

    8)

    On a pour un point O,

    Daprs (3) : (

    )

    (

    ) , comme A en quilibre

    9) Lassociation des conducteurs (A) et (B) reprsente un conducteur sa capacit

    est donn par

    ,

    (

    ) ,

    (

    )

    Exercice 2

    1) La rsistance quivalente

    , Alors : (

    )

    (

    )

    A C

  • Edition : 2012

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    - La rsistance quivalent : + = .

    Avec :

    et

    2)

    a) On a (1) ,

    la loi de maille :

    (2)

    (2) dans (1)

    b) Lintensit de courant qui circul dans

    Maille (I) :

    Nud :

    On a :

    Alors :

    Donc :

    Nud :

    {

    r

    E

    I

    (1)

    r

    E

    I

    (I)

    C

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    {

    (

    )

    Avec (

    )

    De mme

    Ou plus simple, toutes les rsistances ont la mme tension

    Donc {

    Et : car le circuit est ouvert.

    c) Daprs la relation (2) de { 2)-a)}

    , application numrique

    .

    3) Le gnrateur (E,r) est branche entre A et B

    Maille (I) :

    avec :

    AN ;

    4) On a et donc :

    Il est donc vident que le courant dlivr par un gnrateur de tension dpend du circuit

    branche entre ses bornes.

    5)

    a)

    b)

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    c)

    d) On a vrifi bien que et

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    Contrle 2 Electricit 1: SMP-SMC 2006/2007

    Exercice I :

    Une sphre conductrice pleine de centre O et de rayon R portant une charge Q uniformment

    rpartie avec une densit est en quilibre lectrostatique .

    1-Dterminer le potentiel lectrostatique V de ce conducteur

    2- Dterminer la capacit C de ce conducteur

    3- Dterminer la valeur de rayon R pour raliser une capacit de 1 Farad.

    4-Physiquement cette capacit est elle ralisable? Justifier votre rponse.

    On donne

    Exercice 2 :

    Dans une salle de travaux pratiques ; on dispose dun gnrateur idal de force lectromotrice

    E suprieur 12 V. On veut alimenter une lampe de 12V (la lampe ne sallume que lorsque

    la tension ces bornes est gale 12V). Pour ce faire on a ralis le montage de la figure 1.

    La lampe a une rsistance r. la rsistance entre A et B est R. lorsque le curseur mobile C est

    au niveau de B ;la lampe est teinte. On dplace doucement le curseur partir du niveau B

    jusqu la position o la lampe est sallume. La rsistance entre A et C est alors xR

    1- En appliquant les lois de kirchhoff ; dterminer les courants dans les diffrentes branches

    en fonction de E ; x ; r et R et calculer les valeurs de ces courants.

    2- Quelle est la valeur de la d.d.p. U aux bornes de la lampe ? Exprimer U en fonction de E ;

    x ; r et R

    3- En dduire la valeur de E .

    4- En comparant E et U ; quel le role de ce montage ?

    5- Calculer la puissance fournie

    lampe . Comparer

    6- Par application du thorme de Thevenin ; trouver le courant I traversant la deuxime

    lampe.

    7- Dterminer la valeur de I.

    8- Les lampes seront-elles allumes ou teintes ? justifier votre rponse.

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    Figure 1 A Figure 2 A

    xRxR

    E C E C

    I D

    (1-x)Rrlampe . (1-x)R. r r

    B B E

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    Corrigs Contrle 2 Electricit 1: SMP-SMC 2006/2007

    Exercice I :

    1/ le potentiel V de conducteur M O R

    Le conducteur possede une symtrie sphrique r Sg

    Donc est port par

    et ne dpend que de r

    Surface de Gauss ,

    On a

    Comme le conducteur en quilibre

    Pour r=R on a

    2/ la capacit C

    On a C =

    3/calculons R pour C= 1F

    On a C =

    avec

    A.N

    4/ physiquent cette capacit nest pas ralisable cause de dimention du

    rayon R est trs petit

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    Exercice II :

    1/ Application des lois de kirchoff (loi des nuds et loi des mailles )

    Loi des nuds A

    Nud c

    1 xR

    Loi des mailles + 1

    Dans le circuit il ya deux mailles indpendantes E C

    *maille (1). E+xR

    2 (1-x)R 2 r

    *maille (2). r 3 B

    Les relation 1 ; 2 et 3 forment le systmesuivant .

    {

    |

    |

    Donc

    Avec |

    | |

    | |

    |

    |

    |

    |

    | |

    | |

    |

    |

    | |

    | |

    | |

    |

    = Er + E(1-x)R

    |

    | |

    | |

    | |

    |

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    |

    | |

    | |

    | |

    |

    = E

    Pour

    Pour

    Pour

    2/la valeur de la ddp U au bornes de la lamp

    3/ daprs 2

    A.N ( )

    4/

    5/ la puissance fourmi par le gnrateur

    6/ Application du thorme de thevenin

    On enlve la xR

    Tension de thevenin