
CCINP 2021 – Corrigé
Exercice
Q1. ∇f(x, y) = 0 ⇐⇒ y=x2
x=y2⇐⇒ (x, y) = (0,0) ou (1,1).
Q2. ∀x∈R∗
−, f(x, 0) = x3<0et ∀x∈R∗
+, f(x, 0) >0. On en déduit que fn’admet pas d’extremum en (0,0).
Q3. g(u, v) = 3u2+ 3v2−3uv +u3+v3puis g(rcos θ, r sin θ) = 3r2(1 −1
2sin(2θ) + r(cos3θ+ sin3θ)).
Q4. 1−1
2sin(2θ)≥1
2et cos3θ+ sin3θ≥ −2donc g(rcos θ, r sin θ)≥3r2(1
2−2r).
Lorsque 0≤r≤1
4,g(u, v)≥0donc fadmet un minimum local en (1,1).
Q5. Global implique local donc le seul extremum possible est en (1,1) et c’est un minimum. Mais f(−2,0) = −8<−1 =
f(1,1) donc fn’admet pas d’extremum global.
Ou encore, lim
x→−∞ f(x, 0) = −∞ et lim
x→+∞f(x, 0) = +∞donc fn’est ni minorée ni majorée.
Problème 1
Partie I
Q6. ∀z∈C,zn
nα−→
n→+∞(0si |z|<1
+∞si |z|>1donc R= 1.
Q7. D’après ce qui précède, ]−1,1[⊂ Dα⊂[−1,1]. La série converge en 1⇐⇒ α > 1(exemple de Riemann) et en
−1⇐⇒ α > 0(CSSA). Donc Dα=
]−1,1[ si α∈]− ∞,0]
[−1,1[ si α∈]0,1]
[−1,1] si α∈]1,+∞[
Q8. Pour x≥0, la série est à termes positifs donc fα(x)≥0.
Pour x≤0, la série satisfait les hypothèses du CSSA donc sa somme est du signe de son 1er terme : fα(x)≤0.
Q9. D’après le cours, f0(x) = 1
1−xet f1(x) = −ln(1 −x).
Par le théorème de dérivation des SE, f′
0(x) =
+∞
P
n=1
nxn−1=1
xf−1(x)donc f−1(x) = x
(1−x)2
Q10. Pour α > 1, la série converge normalement sur [−1,1] donc fαest continue sur Dα= [−1,1].
Q11. ∀x∈[0,1[,xn
nα≥xn
ndonc fα(x)≥f1(x). Or f1(x) = −ln(1 −x)−→
x→1−+∞. On en déduit que lim
x→1−
fα(x) = +∞.
Q12. Gαconverge en x= 1 donc 1∈ Dαie α > 1et Gα(1) = 1 donc λfα(1) = 1.
Q13. Xαadmet une espérance ⇐⇒ Gαest dérivable en 1 ⇐⇒ α > 2et dans ce cas, G′
α(x) = λf ′
α(x) = λ
xfα−1(x).
Donc E(Xα) = G′
α(1) = fα−1(1)
fα(1) .
Partie II
Q14. Pour x∈]−1,1[,ln(1 + x) = −
+∞
P
n=1
(−x)n
n
Q15. RS= 1 et pour x∈]−1,1[,exp(S(x)) = 1 + x.
Q16. Rg=1
|z0|RS=1
|z0|.
Q17. D’après le théorème de dérivation des SE, gest de classe C∞sur ]−Rg, Rg[⊃[0,1] et g′(t) =
+∞
P
n=1
(−1)n−1zn
0tn−1=z0
1+tz0.
Q18. D’après ce qui précède, hest de classe C∞sur [0,1] et h′(t) = g′(t)h(t) = z0
1+tz0h(t).
Q19. On remarque que la fonction z:t7→ 1+tz0est solution de cette équation différentielle. De plus, z(0) = 1 = h(0). Ainsi,
het zsont solutions du même problème de Cauchy, donc elle sont égales. En t= 1, on obtient h(1) = exp(S(z0)) =
z(1) = 1 + z0.
Partie III
Q20. t7→ xt
tα=etln x
tαest continue sur ]0,+∞[.
0≤xt
tα≤1
tαqui est intégrable sur ]0,1].
∀t≥1,0≤xt
tα≤etln xqui est intégrable sur [1,+∞[car ln x < 0.
Q21. On effectue le changement de variable u=−tln x,C1et strictement croissant de ]0,+∞[dans ]0,+∞[:
I(x) = (−ln x)α−1R+∞
0u−αe−udu= (−ln x)α−1Γ(1 −α).
Q22. t7→ xt=etln xet t7→ 1
tαsont décroissantes positives sur R∗
+donc aussi leur produit.
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