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Centrale-Supélec · PC · session 2025

Mathématiques 2

corrigé question par question

  • Mathématiques
  • 38 questions
  • Sujet entier, Q1 à Q38

Aperçu : Q1

Partie A : préliminaires

Notations et définitions.

Les objets suivants servent dans tout le problème.

  • Pour deux entiers a≤ba\le b, [ ⁣[a,b] ⁣][\![a, b]\!] désigne l'ensemble des entiers kk tels que a≤k≤ba\le k\le b.
  • Pour n∈Nn\in\mathbb{N}, Tn\mathcal T_n est le C\mathbb{C}-espace vectoriel des polynômes trigonométriques de degré au plus nn. Ce sont les fonctions de R\mathbb{R} dans C\mathbb{C} de la forme x↦∑k=−nnckeikxx\mapsto\sum_{k=-n}^{n}c_k\mathrm{e}^{\mathrm{i} kx}, avec ck∈Cc_k\in\mathbb{C} pour tout k∈[ ⁣[−n,n] ⁣]k\in[\![-n, n]\!].
  • C2π0\mathcal C^0_{2\pi} est le C\mathbb{C}-espace vectoriel des fonctions de R\mathbb{R} dans C\mathbb{C} continues et 2π2\pi-périodiques. C2π1\mathcal C^1_{2\pi} est son sous-espace formé des fonctions de classe C1\mathcal C^1.
  • Pour g∈C2π0g\in\mathcal C^0_{2\pi} et h>0h>0, on pose :
ωg(h)=sup⁡∣t−s∣≤h∣g(s)−g(t)∣.\omega_g(h)=\sup_{\left\lvert t-s \right\rvert\le h}\left\lvert g(s)-g(t) \right\rvert.
  • Pour toute fonction bornée ff de R\mathbb{R} dans C\mathbb{C}, on note ∥f∥∞=sup⁡t∈R∣f(t)∣\left\lVert f \right\rVert_\infty=\sup_{t\in\mathbb{R}}\left\lvert f(t) \right\rvert.

Q1.

Montrons que, pour tout h>0h>0, ωsin⁡(h)≤h\omega_{\sin}(h)\le h.

Soit h>0h>0 et soit (s,t)∈R2(s,t)\in\mathbb{R}^2 tel que ∣t−s∣≤h\left\lvert t-s \right\rvert\le h.

La fonction sinus est dérivable sur R\mathbb{R} et sa dérivée cos⁡\cos vérifie ∣cos⁡∣≤1\left\lvert \cos \right\rvert\le 1.

D'après l'inégalité des accroissements finis, on a donc :

∣sin⁡s−sin⁡t∣≤∣s−t∣≤h.|\sin s-\sin t|\le |s-t|\le h.

Ainsi hh majore l'ensemble des ∣sin⁡s−sin⁡t∣\left\lvert \sin s-\sin t \right\rvert pour ∣t−s∣≤h\left\lvert t-s \right\rvert\le h.

Comme la borne supérieure est le plus petit des majorants, on obtient, pour tout h>0h>0, ωsin⁡(h)≤h\omega_{\sin}(h)\le h.

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