Ses versions de développements :
Automorphismes de Sn
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Développement :
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Remarque :
Développement à la fois trop technique et trop long pour mon niveau. J’ai finalement renoncé à le présenter pour ces raisons. Bien qu’il puisse être exposé dans de nombreuses leçons, les autres développements que je propose pour ces leçons sont, à mon avis, bien plus accessibles.
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Référence :
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Fichier :
Construction des corps finis
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Développement :
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Remarque :
Étant donné l’importance de ces résultats dans l’étude des corps finis, je pense qu’il est préférable de savoir les prouver (ou du moins avoir une idée de preuve). Cela est d’autant plus important si vous souhaitez présenter le dénombrement des polynômes irréductibles unitaires sur un corps fini, puisque ce dernier utilise ce théorème. Et quitte à savoir le prouver, autant en faire un développement. D’autre part, comme c’est souvent le cas en théorie des corps, il vaut mieux perdre en rigueur au profit d’une rédaction plus lisible. C’est pourquoi on identifie tous les corps de cardinal $p$ sous la notation $\mathbb{F}_p$. Toutefois, gardez bien en tête qu’il s’agit d’un abus de notation.
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Référence :
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Critère d'Eisenstein
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Développement :
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Remarque :
Développement technique. On peut également le présenter pour $\mathbb{A} = \mathbb{Z}$, ce qui facilite certains passages, mais le rend moins pertinent dans la leçon n°122 (sur les anneaux principaux). Je pense que c’est un bon choix de développement, puisqu’il est accessible et rentre dans plusieurs leçons. De plus, le critère d’Eisenstein figure sur le programme du concours.
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Référence :
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Condition de cyclicité des (Z/nZ)^x
Décomposition de Dunford
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Développement :
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Remarque :
C’est un développement très (trop ?) classique. Mais il n’est pas nécessaire d’être original pour être admis au concours, donc ce n’est pas un inconvénient majeur. De mon point de vue, c’est un bon choix de développement, puisqu’il est accessible et rentre dans de nombreuses leçons. De plus, la décomposition de Dunford figure sur le programme du concours. Pour la leçon n°155 (sur l’exponentielle de matrices), il vaut mieux admettre le lemme 1 pour avoir le temps de prouver le théorème 3 et l’application 4. Pour les autres leçons, on peut seulement prouver le lemme 1 et le théorème 2.
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Référence :
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Fichier :
Décomposition polaire
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Développement :
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Remarque :
C’est un développement très (trop ?) classique. Mais il n’est pas nécessaire d’être original pour être admis au concours, donc ce n’est pas un inconvénient majeur. On utilise beaucoup de résultats au programme, donc vous devez être irréprochable sur ces derniers. À noter qu’il se recase dans de nombreuses leçons. De plus, la décomposition polaire figure sur le programme du concours.
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Référence :
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Fichier :
Dénombrement des polynômes unitaires irréductibles sur un corps fini
Déterminant de Gram, projection sur un sev et inégalité d'Hadamard
Enveloppe convexe de On(R)
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Développement :
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Remarque :
Pour être tout à fait honnête, je n’avais pas eu le temps de bien préparer ce développement, car je l’ai choisi assez tardivement. Je pense que c’est un développement très (trop ?) long, qui utilise beaucoup de résultats, dont un qui est hors-programme me semble-t-il (le théorème de Carathéodory). C’est un développement qui vous demandera probablement beaucoup de temps de préparation, mais ce temps peut être rentabilisé par le nombre important de leçons dans lesquelles rentre ce développement. Mais si ce développement vous semble trop difficile, n’hésitez pas à l’abandonner.
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Référence :
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Fichier :
Générateurs de O(E)
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Développement :
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Remarque :
Je pense qu’il vaut mieux présenter un seul des deux lemmes en fonction de la leçon présentée. Si vous présentez la leçon 148, choisissez plutôt le lemme 2. Sinon, choisissez plutôt le lemme 1. Vous pouvez aussi ne prouver que le théorème, si vous préférez avoir plus de temps pour le présenter. Par ailleurs, ce développement est assez facile et se recase dans de nombreuses leçons. Je le recommande. De plus, ce dernier possède l’immense avantage de mêler algèbre et géométrie, et vous offre l’opportunité de dessiner, ce qui sera apprécié par le jury.
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Référence :
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Fichier :
Existence de base q-orthogonale et loi d'inertie de Sylvester
Probabilité que deux éléments commutent dans groupe
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Développement :
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Remarque :
Je ne vais pas passer par quatre chemins : c’est mon développement préféré. Et par chance, je suis passé sur ce développement lors de mon oral d’algèbre et géométrie. La preuve du théorème de Dixon est technique, mais le calcul de $n(D_8)$ est assez intuitif. De plus, ce développement possède l’immense avantage de mêler algèbre et géométrie, et vous offre l’opportunité de dessiner, ce qui sera apprécié par le jury.
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Référence :
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Fichier :
Simplicité du groupe alterné An
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Développement :
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Remarque :
C’est un développement très (trop ?) classique. Mais il n’est pas nécessaire d’être original pour être admis au concours, donc ce n’est pas un inconvénient majeur. C’est un développement technique, que j’ai dû beaucoup travailler pour bien le maîtriser. Malgré cela, je pense que c’était un investissement rentable puisqu’il se recase dans de nombreuses leçons.
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Référence :
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Fichier :
Surjectivité de l'exponentielle matricielle
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Développement :
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Remarque :
Développement technique, mais qui se présente dans de nombreuses leçons. On y exploite des résultats d’analyse pour démontrer une propriété algébrique, ce qui sera apprécié par le jury, et permettra de le présenter en algèbre comme en analyse.
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Référence :
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Fichier :
Théorème de Burnside
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Développement :
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Remarque :
Pour être tout à fait honnête, je l'avais présenté en oral blanc et j'avais complètement foiré la fin. Je ne le maîtrisais pas encore suffisamment bien, et j'avais écrit $\mathrm{Tr}((AB^{-1})^j) = (\mathrm{Tr}(AB^{-1}))^j$, ce qui donnait ensuite :
\begin{equation*}
\mathrm{Tr}((AB^{-1}-I_n)^k) = \sum_{j=0}^{n} \binom{k}{j} (-1)^{k-j} n^j
\end{equation*}
m'empêchant donc de conclure. Or, l'égalité $\mathrm{Tr}((AB^{-1})^j) = (\mathrm{Tr}(AB^{-1}))^j$ est fausse a priori (la trace n'est pas multiplicative). Par exemple, si $A=B=I_n$ alors $\mathrm{Tr}((AB^{-1})^j) = \mathrm{Tr}(I_n) = n$ et $(\mathrm{Tr}(AB^{-1}))^j = (\mathrm{Tr}(I_n))^j = n^j$. Malgré cette mésaventure, j'apprécie ce développement, qui se comprend et se retient facilement, et peut être présenté dans plusieurs leçons. Je le recommande.
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Référence :
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Fichier :
Théorème de Cauchy et classification des groupes d'ordre 6
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Développement :
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Remarque :
Pour être tout à fait honnête, je n'avais pas eu le temps de bien préparer ce développement, car je l'avais choisi tardivement, sous les recommandations d'un ami (coucou Max). La preuve du théorème de Cauchy étant assez courte, j'ai choisi de rajouter la classification des groupes d'ordre $6$. Lors de l'exposé, n'écrivez pas tous les calculs ainsi que la table de multiplication de $G$. Montrez seulement les égalités $aba = b^{-1}$, $ab = bab^{-1}$ et $ba = b^{-1} a b$, puis expliquez que ces dernières permettent d'obtenir la table de multiplication de $G$, puis de conclure que $G$ est isomorphe à $\mathfrak{S}_3$. Je pense que c'est un bon choix de développement.
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Référence :
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Fichier :
Théorème de d'Alembert-Gauss
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Développement :
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Remarque :
Développement un peu technique, mais qui se comprend facilement. On exploite des résultats d’analyse pour démontrer une propriété algébrique, ce qui sera apprécié par le jury. De plus, le théorème de d’Alembert-Gauss figure sur le programme du concours.
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Référence :
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Fichier :
Théorème de Dirichlet faible
Théorème des deux carrés de Fermat (par les entiers de Gauss)
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Développement :
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Remarque :
Je ne vais pas passer par quatre chemins : c’est mon deuxième développement préféré. Il est technique, mais se comprend et se retient bien. De plus, il possède l’immense avantage de mêler arithmétique, algèbre et géométrie, et vous offre l’opportunité de dessiner, ce qui sera apprécié par le jury.
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Fichier :
Théorème des restes chinois et application
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Développement :
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Remarque :
Développement très sympathique, qui se comprend et se retient facilement, et peut être présenté dans plusieurs leçons. De plus, le théorème des restes chinois figure sur le programme du concours.
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Référence :
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Fichier :
Théorème spectral et ses trois corollaires
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Développement :
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Remarque :
Ce développement contient trop d’items. Cette preuve du théorème spectral étant trop courte, elle ne peut pas faire seule l’objet d’un développement. Il est inutile de démontrer le corollaire 4, la preuve ne présente pas de difficulté particulière. Pour être tout à fait honnête, je ne l’ai pas vraiment testé. Je pensais présenter les lemmes 1 et 2, les théorèmes 3 et 5, et le corollaire 6. À noter qu’il peut se présenter dans de nombreuses leçons. De plus, le théorème spectral figure sur le programme du concours.
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Référence :
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Fichier :
Suite de polygones
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Développement :
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Remarque :
Développement long, mais qui se comprend et se retient facilement, et qui se recase dans de très nombreuses leçons. De plus, ce développement possède l’immense avantage de mêler algèbre et géométrie, et vous offre l’opportunité de dessiner, ce qui sera apprécié par le jury.
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Références :
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Fichier :
Algorithme du gradient à pas optimal
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Développement :
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Remarque :
Développement technique, nécessitant quelques prérequis sur les fonctions $\alpha$-convexes, mais qui se présente dans beaucoup de leçons différentes. De plus, l'algorithme de gradient à pas optimal pour une fonctionnelle quadratique figure sur le programme d'option calcul scientifique. Je vous recommande ce développement si vous avez choisi cette option.
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Référence :
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Fichier :
Densité des polynômes orthogonaux (base hilbertienne)
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Développement :
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Remarque :
Développement technique, exploitant de nombreux théorèmes d'analyse au programme : théorème d'holomorphie sous le signe intégral, principe du prolongement analytique et injectivité de la transformée de Fourier sur $L^1(\mathbb{R})$. Je pense qu'il est important de bien citer toutes les hypothèses requises pour ces théorèmes (à l'oral). En revanche, ce développement se comprend et se retient facilement. De plus, il se recase dans de très nombreuses leçons. Je le recommande.
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Référence :
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Fichier :
L'équation de la chaleur par les séries de Fourier
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Développement :
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Remarque :
Développement technique, exploitant de nombreux théorèmes d'analyse au programme : théorème de dérivation sous le signe intégral, permutation série-intégrale (en cas de convergence uniforme), formule de Parseval, théorème de convergence dominée (à paramètre). Je pense qu'il est important de bien citer toutes les hypothèses requises pour ces théorèmes (à l'oral). De plus, l'équation de la chaleur figure sur le programme d'option calcul scientifique. Je vous recommande ce développement si vous avez choisi cette option.
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Référence :
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Fichier :
Équation de Sylvester : AX + BX = C
Equivalence des normes en dimension finie et théorème de Riesz
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Développement :
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Remarque :
Développement technique, mais qui se comprend et se retient facilement. De plus, l'équivalence des normes en dimension finie est un résultat très important, donc je pense qu'il est préférable de savoir le prouver.
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Référence :
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Fichier :
Espace de Bergman du disque unité
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Développement :
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Remarque :
Développement long et très technique, nécessitant de nombreux prérequis. Malgré cela, il s'agit d'un de mes développements favoris. Il rentre dans de nombreuses leçons, mais ce sont des leçons où j'avais déjà beaucoup de développements. Donc ce n'était peut-être pas un choix si judicieux que ça.
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Références :
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Fichier :
Expression des zeta(2k)
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Développement :
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Remarque :
Développement très calculatoire. Je trouvais le résultat joli, mais cette preuve est infâme, et inintéressante de mon point de vue. Étant extrêmement nul en calculs, j'ai dû le répéter un très grand nombre de fois avant de la maîtriser. Et puisque je n'arrivais pas à la faire en quinze minutes, j'étais obligé de court-circuiter certaines étapes de calcul pour finir dans les temps. Si comme moi vous détestez les calculs, fuyez ce développement.
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Référence :
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Formule de Stirling (par les intégrales de Wallis)
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Développement :
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Remarque :
Développement assez calculatoire, mais les arguments théoriques utilisés sont élémentaires (c'est niveau licence). Étant extrêmement nul en calculs, j'ai dû le répéter un grand nombre de fois avant de le maîtriser. Malheureusement, il est difficile de couvrir toutes les leçons sans aucun développement calculatoire.
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Références :
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Fichier :
Formule de Stirling (par le théorème central limite)
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Développement :
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Remarque :
Développement assez calculatoire, mais utilisant aussi beaucoup de résultats théoriques (théorème central limite, caractérisation de la convergence en loi par les fonctions de répartition, théorème de convergence dominée et théorème de Fubini). Étant extrêmement nul en calculs, j'ai dû le répéter un grand nombre de fois avant de le maîtriser. Je suis passé sur ce développement lors de mon oral d'analyse et probabilités.
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Référence :
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Méthode de Laplace
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Développement :
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Remarque :
Développement très technique et très long si on écrit tous les détails. En revanche, il se recase dans de très nombreuses leçons. Pour être tout à fait honnête, je ne maîtrisais pas suffisamment ce développement pour l'exposer en seulement 15 minutes. Si c'est aussi votre cas, je vous conseille de prouver seulement le point (ii).
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Référence :
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Méthode de Newton
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Développement :
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Remarque :
C'est un développement très (trop ?) classique. Mais il n'est pas nécessaire d'être original pour être admis au concours, donc ce n'est pas un inconvénient majeur. De mon point de vue, c'est un bon choix de développement, puisqu'il est accessible et rentre dans de nombreuses leçons. De plus, la méthode de Newton figure sur le programme du concours.
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Référence :
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Fichier :
Projection sur un convexe fermé
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Remarque :
Développement très sympathique, qui se comprend et se retient facilement, et qui se présente dans de nombreuses leçons. De plus, le théorème de projection sur un convexe fermé figure sur le programme du concours.
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Théorème de projection sur un convexe fermé
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Développement :
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Remarque :
Développement très sympathique, qui se comprend et se retient facilement, et qui se présente dans de nombreuses leçons. De plus, le théorème de projection sur un convexe fermé figure sur le programme du concours.
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Prolongement de la fonction Gamma d'Euler
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Développement :
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Remarque :
Développement assez technique, exploitant de nombreux théorèmes d'analyse au programme : théorème d'holomorphie sous le signe intégral, holomorphie de la somme d'une série de fonctions holomorphes (en cas de convergence normale), principe du prolongement analytique. Je pense qu'il est important de bien citer toutes les hypothèses requises pour ces théorèmes (à l'oral). Il se recase dans de nombreuses leçons. Je recommande ce développement.
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Référence :
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Fonction zeta et nombres premiers
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Développement :
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Remarque :
Développement très sympathique, qui se recase dans de nombreuses leçons. Par contre, le développement est assez long. Ne démontrez surtout pas la proposition 2 durant votre exposé. Écrivez directement que $\displaystyle \zeta(\alpha) \underset{\substack{\alpha \rightarrow 1 \\ \alpha > 1}}{\sim} \frac{1}{\alpha-1}$, et précisez à l'oral que cet équivalent se démontre en effectuant une comparaison série intégrale. En revanche, entraînez-vous à rédiger proprement cette comparaison série-intégrale : c'est niveau licence donc vous devez être irréprochable.
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Référence :
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Fichier :
Divergence de la série des inverses des nombres premiers
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Développement :
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Remarque :
Développement très sympathique, qui se recase dans de nombreuses leçons. Par contre, le développement est assez long. Ne démontrez surtout pas la proposition 2 durant votre exposé. Écrivez directement que $\displaystyle \zeta(\alpha) \underset{\substack{\alpha \rightarrow 1 \\ \alpha > 1}}{\sim} \frac{1}{\alpha-1}$, et précisez à l'oral que cet équivalent se démontre en effectuant une comparaison série intégrale. En revanche, entraînez-vous à rédiger proprement cette comparaison série-intégrale : c'est niveau licence donc vous devez être irréprochable.
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Référence :
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Fichier :
Système de Lotka Volterra
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Développement :
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Remarque :
Développement assez technique et très long si on écrit tous les détails. De plus, il se recase dans peu de leçons. Mais beaucoup de ces détails peuvent être exposés oralement. Pour être tout à fait honnête, je ne maîtrisais pas suffisamment ce développement pour l'exposer en seulement 15 minutes. Malgré cela, je pense que c'est un bon choix de développement. Il vous offre l'opportunité de dessiner, ce qui sera apprécié par le jury.
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Références :
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Théorème central limite
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Développement :
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Remarque :
Développement très sympathique, qui se comprend et se retient facilement, et qui se présente dans de nombreuses leçons. De plus, le théorème central limite figure sur le programme du concours. En revanche, ce développement est un peu court. Il faudrait peut-être ajouter une application. Je vous laisse y réfléchir (désolé, je n'aime pas les probabilités).
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Références :
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Théorème d'Ascoli
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Développement :
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Remarque :
Développement long et très technique, nécessitant de nombreux prérequis. Malgré cela, il s'agit d'un de mes développements favoris. Je vous le recommande si vous appréciez la topologie et l'analyse fonctionnelle. De plus, le théorème d'Ascoli figure sur le programme du concours.
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Références :
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Théorème d'inversion locale
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Développement :
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Remarque :
Développement à la fois trop technique et trop long pour mon niveau. J'ai finalement renoncé à le présenter pour ces raisons. Néanmoins, c'est un théorème au programme du concours, donc je pense qu'il est préférable d'étudier cette preuve classique, qui repose sur le théorème du point fixe de Banach.
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Référence :
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Théorèmes de Cauchy-Lipschitz
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Développement :
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Remarque :
Développement technique, qui se présente dans peu de leçons. Étant donné que le théorème de Cauchy-Lipschitz figure sur le programme du concours, je pense qu’il est préférable de savoir le prouver (ou du moins avoir une idée de preuve). Et quitte à savoir le prouver, autant en faire un développement.
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Référence :
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Fichier :
Théorème de Cauchy-Lipschitz, cas globalement lipschitzien et cas linéaire
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Développement :
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Remarque :
Développement technique, qui se présente dans peu de leçons. Étant donné que le théorème de Cauchy-Lipschitz figure sur le programme du concours, je pense qu’il est préférable de savoir le prouver (ou du moins avoir une idée de preuve). Et quitte à savoir le prouver, autant en faire un développement.
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Référence :
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Fichier :
Théorème de Cauchy-Lipschitz global (cas général)
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Développement :
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Remarque :
Développement technique, qui se présente dans peu de leçons. Étant donné que le théorème de Cauchy-Lipschitz figure sur le programme du concours, je pense qu’il est préférable de savoir le prouver (ou du moins avoir une idée de preuve). Et quitte à savoir le prouver, autant en faire un développement.
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Référence :
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Fichier :
Théorème de Cauchy-Lipschitz linéaire
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Développement :
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Remarque :
Développement très sympathique, qui se comprend et se retient facilement. Selon moi, ce dernier apporte une valeur ajoutée par rapport à la preuve du théorème de Cauchy-Lipschitz général, puisqu’on se passe du théorème du point fixe. De plus, le théorème de Cauchy-Lipschitz linéaire figure sur le programme du concours.
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Référence :
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Fichier :
Théorème de réarrangement de Riemann
Théorème des extrema liés (sans utiliser de sous-variétés)
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Développement :
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Remarque :
À ma connaissance, cette preuve n'est pas référencée dans un livre. Elle provient du cours de Stéphane Rigat, dispensé en master de préparation à l’agrégation de mathématiques, à l’université d’Aix-Marseille.
Développement très sympathique, qui se comprend et se retient facilement, et qui se présente dans de nombreuses leçons. De plus, le théorème des extrema liés figure sur le programme du concours.
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Fichier :
Extrema liés
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Développement :
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Remarque :
À ma connaissance, cette preuve n'est pas référencée dans un livre. Elle provient du cours de Stéphane Rigat, dispensé en master de préparation à l’agrégation de mathématiques, à l’université d’Aix-Marseille.
Développement très sympathique, qui se comprend et se retient facilement, et qui se présente dans de nombreuses leçons. De plus, le théorème des extrema liés figure sur le programme du concours.
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Fichier :