Bon :
Soient $p,q\geq2$ deux entiers multiplicativement indépendants, c’est-à-dire tels que, pour tout couple $(a,b)$ d’entiers strictement positifs, on a $p^a\neq q^b$. On suppose que $f(x)$ et $g(x)$ sont deux polynômes complexes sans terme constant tels que
$$f\left(x^q\right)-f(x)=g\left(x^p\right)-g(x)$$
Montrer qu’il existe un polynôme complexe $h(x)$ tel que
$$h\left(x^p\right)-h(x)=f(x)\text{ et }h\left(x^q\right)-h(x)=g(x)$$
Vraiment beaucoup plus long, une page et demie à elle seule, j’ai pas tellement la foi de le taper (si quelqu’un a une solution pour importer des fichiers pdf sur le forum…).
- Combinatoire-cryptographie
On se donne des entiers $p\geq1,n\geq2,k_i\geq1$ pour $i=1,\ldots,n$, tels que
$$k_1+\cdots+k_n=2p$$
Soit l’ensemble $\mathcal{S}$ des solutions de l’équation
$$x_1+\cdots+x_n=p,0\leq x_i\leq k_i$$
Il s’agit de donner un minorant de $c_p:=\#S$ (cardinal de $\mathcal{S}$), notamment dans le cas $p$ grand, qui soit explicite selon $k_1,\ldots,k_n$. Montrer qu’on a par exemple
$$c_p\geq C_n\frac{\prod_{i=1}^nk_i}{\sqrt{\sum_{i=1}^nk_i^2}}$$
pour une constante $C_n>0$, dont on pourra donner une expression ou un moyen de calcul.
Il n’est pas interdit de proposer une meilleure notation de $c_p$, ou même un équivalent simple quand $p$ est grand.
Sur un plan pavé par des triangles équilatéraux on déplace un solide régulier (à faces triangulaires) dont les faces ont la même taille que les dalles du pavage. Le solide est posé sur une seule dalle et pour se déplacer sur les dalles voisines il bascule sur l’arête commune aux dalles d’avant et d’après le mouvement.
A partir d’une position initiale, quelles sont les positions (dalle et orientation du solide) atteignables en se déplaçant ? On étudiera les solides réguliers suivants :
- le tétraèdre,
- l’octaèdre,
- l’icosaèdre.
- On se pose la question supplémentaire des positions atteignables lorsqu’un tétraèdre roule sur un icosaèdre.
Une personne se trouve sur le trottoir sud d’une longue route rectiligne orientée est-ouest, et doit la traverser en se déplaçant en même temps d’une certaine distance (fixée, et non nulle) vers l’ouest.
Elle marche à une vitesse prescrite et constante et voudrait arriver à destination le plus rapidement possible. Cependant, tant qu’elle marche en pleine chaussée, il y a un risque de se faire renverser par une voiture, et ce risque (par unité de temps) est une fonction croissante de la distance aux trottoirs (donc, maximal au milieu de la chaussée, et croissant en s’y rapprochant ; on suppose aussi que cette fonction "risque" est une fonction régulière de la position où on se trouve). Elle décide donc de choisir sa trajectoire de manière à minimiser la somme du temps et d’un coût proportionnel au risque total de se faire renverser pendant le parcours.
Prouver qu’une telle trajectoire optimale existe, et en discuter les propriétés qualitatives :
- S’agit-il du graphe d’une fonction ?
- Quelle est l’équation différentielle satisfaite par la courbe et/ou le graphe ?
- Que peut-on dire de la courbure de cette trajectoire (concavité ou convexité du graphe) ?
Prouver également l’unicité de cette trajectoire optimale.
- Soit $\mu$ une loi sur $\mathbb{Z}$ fixée. Pour $k\in\mathbb{Z}$, on appelle marche aléatoire partant de $k$ et de loi des pas $\mu$ une suite de variables aléatoires $\left(S_n\right)_{n\geq0}$ définie sur un espace de probabilité $(\Omega,\mathcal{F},\mathbb{P})$ telle que :
- $S_0=k$ presque sûrement,
- la suite des pas $\left(X_n\right)_{n\geq1}$, définie pour tout $n\geq0$ par :
$$X_{n+1}=S_{n+1}-S_n,$$
est une suite de variables aléatoires indépendantes de loi $\mu$.
Dans la suite, on notera $\mathbb{P}^k$ une mesure de probabilité sur $(\Omega,\mathcal{F})$ telle que sous $\mathbb P^k$, $\left(S_n\right)_{n\geq0}$ est une marche aléatoire partant de $k$ et de loi des pas $\mu$.
Le but du problème est de décrire une méthode permettant de déterminer la suite $\left(u_k\right)_{k\in\mathbb{Z}}$, définie par
$$\forall k\in\mathbb{Z},u_k=\mathbb{P}^k\left(\forall n\geq0,S_n\geq0\right).$$
- On se propose d’étudier le cas particulier suivant :
$$\mu = \frac34\delta_1+\frac14\delta_{(-2)}.$$
Montrer que la suite $\left(u_k\right)_{k\in\mathbb{Z}}$ satisfait une relation de récurrence linéaire que l’on déterminera.
Montrer que $\lim\limits_{k\to+\infty}u_k=1$, puis exprimer $u_k$ en fonction de $k$.
- On suppose maintenant que la loi $\mu$ est à support dans un ensemble fini $\{-q,\ldots,q\}\subset\mathbb{Z}$ et telle que $\mathbb E\left(X_1\right)>0$.
Déterminer une méthode, la plus générale possible, permettant d’exprimer $u_k$ en fonction de k.
On appelle cycle limite d’un champ de vecteurs défini sur un domaine (c’est-à-dire un ouvert connexe) de $\mathbb R^2$une orbite fermée, qui est isolée : cela signifie qu’elle a un voisinage dans lequel il n’y a aucune autre orbite périodique.
On se donne une fonction holomorphe $f(x+iy)=f_1(x,y)+if_2(x,y)$ sur un domaine dans $\mathbb{R}^2=\mathbb C$, et on considère le champ de vecteurs $X=\left(f_1,f_2\right)$ défini sur ce domaine.
Démontrer que le champ $X$ ne peut pas avoir de cycles limites.
Soit $n\geq2$ un entier, $a_1,a_2,\ldots,a_n$ des nombres réels et $b_1,b_2,\ldots,b_n$ des nombres strictement positifs. Supposons que
$$a_1+A_2+\cdots+a_n=0$$
- Démontrer l’inégalité
$$\left|\sum_{k=1}^na_nb_n\right|\leq\frac{M-m}{M+m}\sum_{k=1}^n\left|a_kb_k\right|$$
où
$$m=\min_{1\leq k\leq n}b_k\text{ et }M=\max_{1\leq k\leq n}b_k$$
Note personnelle : J’ai laissé comme dans l’énoncé, mais je dirais quand même bien que la somme de gauche est mal indicée
- Montrer que la constante $\frac{M-m}{M+m}$ dans l’inégalité précédente est optimale.
- Plus généralement, soient $(X,\mathcal{A},\mu)$ un espace mesuré et $f\in L^1(\mu),g\in L^{\infty}$ deux fonctions réelles. Supposons que $\int_Xf(x)\mathrm{d}\mu(x)=0$, et $\alpha\leq g(x)\leq\beta$ $\mu$ presque partout avec des constantes vérifiant $0<\alpha<\beta<\infty$. Montrer que
$$\left|\int_Xfg\mathrm{d}\mu\right|\leq\frac{\beta-\alpha}{\beta+\alpha}\int_X|fg|\mathrm{d}\mu$$
Pour un entier $n\geq2$ donné, déterminer l’entier minimal $\sigma(n)$ tel que tout élément de $\mathbb{Z}_{n\mathbb{Z}}$ soit une somme de $\sigma(n)$ carrés.
On dit qu’un espace métrique $(X,d)$ est géodésique si pour tous points $x$ et $y\in X$, il existe (au moins) un segment géodésique joignant $x$ et $y$, c’est-à-dire une application $\gamma:[0,d(x,y)]\to X$ telle que $\gamma(0)=x,\gamma(d(x,y))=y$ et $d(\gamma(s),\gamma(t))=|s-t|$ pour tous $0\leq s,t\leq d(x,y)$.
Soit $(X,d)$ un espace métrique géodésique localement compact. Soit $G$ un groupe agissant à gauche sur $X$ par isométries. On note simplement l’action $(g,x)\mapsto gx$. On dit que l’action est proprement discontinue si, pour toute partie compacte $K\subset X$, l’ensemble
$$g\in G;gK\cap K\neq\varnothing$$
est fini.
On fixe un espace métrique géodésique localement compact. On se donne une action à gauche proprement discontinue d’un groupe $G$ par isométries sur $(X,d)$. On suppose que l’espace quotient $X/G$ est compact.
- Montrer que pour tout $x\in X$ et tout $R>0$, le nombre
$$N_G(x,R):=\#\{g\in G;d(x,g(x))\leq R\}$$
est fini.
- Montrer que la limite
$$\delta_G:=\lim_{R\to+\infty}\frac{1}{R}\ln N_g(x,R)$$
existe, et qu’il existe une constante $C$ telle que, pour tout $R>0$,
$$N_G(x,R)\geq Ce^{\delta_GR}$$
Indication. Soit $\Lambda$ un réel suffisamment grand pour que les boules $B(gx,\Lambda)$ recouvrent $X$ lorsque $g$ décrit $G$. On montrera que la fonction $R\mapsto\#\{g\in G;R-2\Lambda\leq d(x,g(x))\leq R+2\Lambda\}$ est sous-multiplicative.