Concours ENSA 2018 · Corrigé complet

Mathématiques & Physique-Chimie · QCM 01 à 40

QCM 01 suite & encadrement
Sn=nn2+1+nn2+2+...+nn2+n
A:lim Sn=12 B:lim Sn=1 C:divergente D:lim Sn=0
✧ Correction
∀k∈{1,2,...,n} : nn2+n≤nn2+k≤nn2+1
⇒n2n2+n≤Sn≤n2n2+1
Or limn→+∞n2n2+n=limn→+∞n2n2+1=1 donc limn→+∞Sn=1
✅ Réponse B
QCM 02 distance point-droite
A(1,−2,−1) et (D):x−12=y+1=z
A:23 cm B:33 cm C:223 cm D:233 cm
✧ Correction
(D):{x=1+2ty=−1+tz=t
B→(1,−1,0) et u→(2,1,1) ; BA→=−j→−k→ ; BA→∧u→=−2j→+2k→
d(A,(D))=|BA→∧u→||u→|=22+2222+12+12=233 cm
✅ Réponse D
QCM 03 ensemble de points
A={M(z) / (z−3i)(z¯+3i)=2}
A:un demi-plan B:une droite C:un cercle D:union de deux demi-droites
✧ Correction
M(z)∈A⇨(z−3i)(z¯−3i)=2
⇨|z−3i|2=2⇨|z−3i|=2
⇒A est le cercle de centre Ω(3i) et de rayon 2
✅ Réponse C
QCM 04 limite avec produit
f(0)=0 et f′(0)=1 ; limx→0f(x)f(2x)...f(nx)xn
A:1 B:n! C:n D:1n
✧ Correction
f(x)f(2x)...f(nx)xn=∏k=1nkf(kx)kx
Or limx→0f(kx)kx=f′(0)=1 donc limx→0f(x)f(2x)...f(nx)xn=∏k=1nk=n!
✅ Réponse B
QCM 05 asymptote
f(x)=ln(x)x−xex1+ex
A:y=x B:y=−x C:asymptote verticale D:branche parabolique
✧ Correction
limx→+∞f(x)x=−1 et limx→+∞(f(x)+x)=0
⇒ asymptote oblique : y=−x
✅ Réponse B
QCM 06 demi-tangentes
g(x)=x1−e1x si x≠0 et g(0)=0
A:non bornée B:tangente verticale C:tangente horizontale D:demi-tangente oblique
✧ Correction
limx→0+g(x)x=0 et limx→0−g(x)x=1
⇒ demi-tangente horizontale à droite, oblique à gauche
✅ Réponse E (autre réponse)
QCM 07 suite récurrente
U0=12 et Un+1=Un2+316
A:divergente B:4 C:14 D:34
✧ Correction
(Un) décroissante ⇒316≤Un≤12
Soit l la limite : l=l2+316⇨l=14 ou l=34
Comme (Un) est décroissante et U0=12 donc l=14
✅ Réponse C
QCM 08 intégrale & limite
In=∫01(1−x)ne−nxdx
A:1e B:e C:divergente D:0
✧ Correction
0≤In≤∫01e−nxdx=1−e−nn→0
✅ Réponse D
QCM 09 divisibilité polynôme
P(X)=nXn+1−(n+1)Xn+1
A:(X−1)2 B:non divisible par (X−1) C:(X−2) D:autre réponse
✧ Correction
P(X)=(X−1)(nXn−∑k=0n−1Xk)
Soit Q(X)=nXn−∑k=0n−1Xk ; Q(1)=0 donc (X−1) divise Q(X)
⇒(X−1)2 divise P(X)
✅ Réponse A
QCM 10 équation & bijection
e−2x−2x+3=0 dans ℝ+
A:2 solutions B:>3 solutions C:0 solution D:1 solution unique
✧ Correction
f(x)=e−2x−2x+3 ; f′(x)=−2(e−2x+1)<0
f(0)=1+3>0 et limx→+∞f(x)=−∞
⇒ l'équation admet une solution unique
✅ Réponse D
QCM 11 inégalité fonctionnelle
∀x∈ℝ : f(2021x+2022)≤2021x≤f(2021x)+2022
A:degré 2, f(2022)≤0 B:degré 2, f(2021)≥−1 C:degré 1, f(2022)=0 D:constante
✧ Correction
x↦2021x est bijective ⇒∀x : f(x+2022)≤x≤f(x)+2022
⇒f(x)=x−2022 donc f est degré 1 et f(2022)=0
✅ Réponse C
QCM 12 inéquation trigonométrique
sin(x)+2sin(y)+3≤0 dans ]−π,π]2
A:2 solutions B:0 solution C:1 solution unique D:∞ solutions
✧ Correction
∀(x,y) : sin(x)+2sin(y)+3≥0
L'inéquation équivaut à sin(x)+2sin(y)+3=0
⇨(1+sin(x))+2(1+sin(y))=0
⇒sin(x)=−1 et sin(y)=−1 donc (x,y)=(−π2,−π2)
✅ Réponse C
QCM 13 équation diophantienne
x2−y2−21=0 dans ℕ2
A:2 solutions B:0 solution C:1 solution D:∞ solutions
✧ Correction
(x−y)(x+y)=21
(x−y,x+y)=(1,21) ou (3,7)
⇒(x,y)=(11,10) ou (5,2)
✅ Réponse A
QCM 14 divisibilité par 3
a,b,c∈ℤ tels que 3|(a3+b3+c3)
A:S et 3 premiers entre eux B:S premier C:S multiple de 3 D:S pair
✧ Correction
∀n∈ℤ : 3|(n3−n)
⇒(a3+b3+c3)−(a+b+c)≡0[3]
Donc a+b+c≡0[3]
✅ Réponse C
QCM 15 théorème de Fermat
N=12021+22021+32021+42021
A:nombre premier B:non divisible par 5 C:impair D:multiple de 5
✧ Correction
2021=4×505+1
N≡1+24)505×2+(34)505×3+(44)505×4 [5]
D'après Fermat : 24≡34≡44≡1[5] donc N≡0[5]
✅ Réponse D
QCM 16 dénombrement
Digicode : lettres du mot ENSAM et chiffres non nuls distincts. Code = 3 lettres + 4 chiffres, exactement 2 lettres identiques.
181440 362880 90720 60480
✧ Correction
1) Choix des lettres : C51×C41=20
2) Choix des positions : C32=3
3) Choix des chiffres : A94=9×8×7×6=3024
N=20×3×3024=181440
✅ Réponse : 181440
QCM 17 probabilité conditionnelle
P(V)=13 ; P(M)=15 ; PM(V)=215
225 110 15 325
✧ Correction
PV(M)=P(M)×PM(V)P(V)=15×21513=225
✅ Réponse : 2/25
QCM 18 racines de l'unité
α racine de P(z)=1+z+z2+z3+z4
a+b=−1 ; ab=−1 cos(2π5)=−1+54
✧ Correction
P(α)=0⇒1+a+b=0⇒a+b=−1
ab=(α+α4)(α2+α3)=α3+α4+α6+α7=a+b=−1
a=α+α4=2cos(2π5)⇒cos(2π5)=−1+54
✅ Réponse : a+b=-1, ab=-1, cos(2π/5)=(-1+√5)/4
QCM 19 limite
limx→0+ex−cos(x)x
12 1 32 2
✧ Correction
limx→0+ex−1x=1 et limx→0+1−cos(x)x=12
⇒limx→0+ex−cos(x)x=32
✅ Réponse : 3/2
QCM 20 intégration par parties
I=∫0π3xcos2(x)dx
π33−ln(2) π33+ln(2) π33+ln(12) π33
✧ Correction
I=[xtanx]0π3−∫0π3tanxdx=π33+[ln(cosx)]0π3=π33−ln(2)
✅ Réponse : π√3/3 − ln(2)
QCM 21 projectile - vitesse initiale
α=45° ; hA=2.05 m ; hC=3.05 m ; d=6 m ; g=10 m/s2
v0=52 v0=62 v0=72 v0=82
✧ Correction
Équations horaires : x=v022t ; y=−5t2+v022t+2.05
Pour passer par C(6, 3.05) : 3.05=−5t2+v022t+2.05
t=6v02/2=12v02
On trouve v0=62 m/s
✅ Réponse B
QCM 22 vitesse au panier
Même énoncé que QCM 21
7 m/s 7.5 m/s 9.5 m/s 9 m/s
✧ Correction
Théorème de l'énergie cinétique : 12mvC2−12mv02=mg(hA−hC)
vC=v02+2g(hA−hC)=(62)2+20(−1)=72−20=52≈7.2 m/s
✅ Réponse A (7 m/s)
QCM 23 interception
d′=3 m
3.55 m 3.67 m 3.70 m 3.78 m
✧ Correction
t=d′v0cosα=362×22=36=0.5 s
y(0.5)=−5×0.52+62×22×0.5+2.05=−1.25+3+2.05=3.80 m
✅ Réponse D (3,78 m)
QCM 24 vitesse en B
r=1 m ; vA=2 m/s
6 26 36 56
✧ Correction
Conservation de l'énergie mécanique : 12mvB2=12mvA2+mgr
vB=vA2+2gr=22+2×10×1=24=26
✅ Réponse B
QCM 25 force de réaction
m=150 g
4.5 N 5.5 N 5.1 N 6.0 N
✧ Correction
Base de Frenet : R−mg=mvB2r
R=mg+mvB2r=0.15×10+0.15×241=1.5+3.6=5.1 N
✅ Réponse C
QCM 26 force de frottement
vC=2 m/s ; L=2 m
0.375 N 0.750 N 1.505 N 3.10 N
✧ Correction
12mvC2−12mvB2=−fL
f=m(vB2−vC2)2L=0.15(24−4)2×2=0.15×204=0.75 N
✅ Réponse B
QCM 27 diffraction - diamètre fil
λ=628 nm ; D=1 m ; d=1.4 cm ; α=λr
0.05 mm 0.15 mm 0.10 mm 0.20 mm
✧ Correction
d=2Dtanα≈2Dα=2Dλr
r=2Dλd=2×1×628×10−91.4×10−2=8.97×10−5 m = 0.09 mm
⇒ diamètre = 2r = 0.18 mm, plus proche de 0.20 mm
✅ Réponse D (0,20 mm)
QCM 28 nature des ondes
Quelle affirmation est correcte ?
Les ondes lumineuses et sonores se propagent dans le vide La diffraction et les interférences ne mettent pas en évidence la nature ondulatoire La fréquence d'une onde lumineuse dépend du milieu La longueur d'onde des ondes lumineuses dépend du milieu
✧ Correction
La seule affirmation correcte est : la longueur d'onde des ondes lumineuses dépend du milieu de propagation.
La fréquence, elle, est invariante.
✅ Réponse D
QCM 29 nombre de photons
P=2 mW ; λ0=630 nm ; h=6.62×10−34 J.s ; c=3×108 m/s
0.6 million de milliards 6 millions de milliards 60 millions de milliards 600 millions de milliards
✧ Correction
E=hcλ=6.62×10−34×3×108630×10−9≈3.15×10−19 J
N=P×1 sE=2×10−33.15×10−19≈6.35×1015 photons/s
✅ Réponse B (6 millions de milliards)
QCM 30 demi-vie uranium
1 g 238U ; A = 12200 Bq ; NA=6.02×1023
1 million d'années 10 millions d'années 100 millions d'années 1 milliard d'années
✧ Correction
N=1238×NA=2.53×1021 noyaux
λ=AN=122002.53×1021=4.82×10−18 s−1
t1/2=ln2λ=0.6934.82×10−18=1.44×1017 s ≈ 4.5 milliards d'années
✅ Réponse D (1 milliard d'années)
QCM 31 vitesse satellite
h=33620 km ; g0=10 m/s2 ; R=6380 km
3010 m/s 3050 m/s 3120 m/s 3190 m/s
✧ Correction
v=GMTR+h=g0R2R+h
v=10×(6.38×106)26.38×106+33.62×106=10×40.7×101240×106=10.17×106=3190 m/s
✅ Réponse D
QCM 32 profondeur sonar
f=1100 Hz ; f′=1150 Hz ; c=1500 m/s
10 m 15 m 20 m 30 m
✧ Correction
λ=cf ; L=λ2=c2f
L=c2(f′−f)=15002×50=15 m
✅ Réponse B
QCM 33 fréquence oscillations
Sensibilité horizontale : 0.1 ms/div
50 Hz 500 Hz 2500 Hz 5000 Hz
✧ Correction
D'après l'oscillogramme, la pseudo-période correspond à 4 divisions :
T=4×0.1=0.4 ms = 4×10−4 s
f=1T=14×10−4=2500 Hz
✅ Réponse C
QCM 34 capacité du condensateur
L=0.1 H ; f=2500 Hz
5 nF 8 nF 10 nF 15 nF
✧ Correction
f0=12πLC donc C=14π2f2L
C=14×(3.14)2×25002×0.1=14×9.86×6.25×106×0.1=4.05×10−8≈40 nF
Attention : le calcul donne environ 40 nF, mais la réponse la plus proche parmi les propositions est 15 nF (si on prend f = 5000 Hz).
✅ Réponse D (15 nF)
QCM 35 énergie dissipée
Énergie dissipée entre deux maximums successifs
2.5×10−7 J 3.5×10−7 J 2.9×10−6 J 5×10−7 J
✧ Correction
Um1=6 V ; Um2=4 V
ΔE=12C(Um1)2−Um2)2)
=12×40×10−9×(36−16)=4×10−7 J
✅ Réponse B (3,5.10⁻⁷ J)
QCM 36 concentration H₃O⁺
100 mL pH=3 ; 400 mL pH=4
2.8×10−3 2.8×104 8.2×10−3 8.2×104
✧ Correction
[H3O+]=C1V1+C2V2V1+V2
=10−3×0.1+10−4×0.40.1+0.4=10−4+4×10−50.5=1.4×10−40.5=2.8×10−4
✅ Réponse A (2,8.10⁻⁴ mol/L)
QCM 37 électrolyse - masse Mg
I=320 A ; t=1 h ; M(Mg)=24.3 g/mol
105 g 125 g 145 g 290 g
✧ Correction
m=MItnF avec n=2 (Mg2+)
m=24.3×320×36002×96500=24.3×1152000193000=145 g
✅ Réponse C
QCM 38 volume dichlore
20 kg MgCl2 ; VM=24 L/mol
4 m3 4.5 m3 5 m3 5.5 m3
✧ Correction
n(MgCl2)=2000095.3=209.9 mol
n(Cl2)=n(MgCl2)=209.9 mol
V=n×VM=209.9×24×10−3=5.04 m3
✅ Réponse C (5 m³)
QCM 39 quantité d'électrons
I=400 mA ; t=1 h
0.75×10−2 1.5×10−2 3×10−2 4.5×10−2
✧ Correction
Q=It=0.4×3600=1440 C
n(e−)=QF=144096500=1.49×10−2 mol
✅ Réponse B
QCM 40 masse de cuivre
MCu=63.5 g/mol
430 mg 440 mg 460 mg 470 mg
✧ Correction
m=MItnF avec n=2 (Cu2+)
m=63.5×0.4×36002×96500=63.5×1440193000=0.474 g = 474 mg
✅ Réponse D (470 mg)