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Declencheur Tome 1

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LE

DECLENCHEUR LES AUTEURS


TOME 1
Ce document est né d’une collaboration d’un groupe d’étudiants
en Génie Civil et Urbanisme de la promotion 2019 au sortir de la
troisième année au vu des difficultés qu’ils ont rencontré au cours de
cette année académique. Il s’agit de :
 Recueil d’anciennes épreuves corrigées relatives aux unités
d’enseignement du semestre 1 en troisième année de Génie
Civil et Urbanisme à l’ENSPY
 Quelques astuces relatives à la manière d’aborder ces unités
d’enseignement  DAGUYA KOUMAKOYE Hitler
 Quelques rappels de cours  Degaul TAKOUFOKOU Vincent
 EKEH André Romain
 MEDOU ENGBWANG Charles Wilfried
« Au travail, le plus dur c’est d’allumer la petite flamme du cerveau.  MEFANDE WACK Morane Chloé
Après, elle brûle toute seule »  MONKAM-DJAMBOU Line Carelle
Albert EINSTEIN  TJOMB Gaël Noé

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 1


REMERCIEMENTS

Comment peut-on dire merci à tout le monde quand il y a


autant de personnes à remercier ? Néanmoins, nous allons exprimer
notre profonde gratitude envers des personnes spéciales qui nous ont
épaulé et ont contribué à l’élaboration de ce document.
Nous rendons grâce à l’Eternel, le Dieu Tout Puissant qui
nous a donné tous les moyens nécessaires pour concocter ce document
dans un bon cadre, un excellent encadrement et de bonnes conditions.
Nous tenons à remercier tous les enseignants de l’École
Nationale Supérieure Polytechnique en général et du département de
Génie Civil et Urbain en particulier pour les connaissances et les
valeurs qu’ils nous ont inculqué tout au long de notre formation.
Nous remercions également nos parrains actuellement en 5ème
année et plus particulièrement l’étudiant Franck Jeffrey IMOMA
BITEKE pour ses conseils pratiques et le temps investi pour préfacer
ce document. Et pour terminer nous éprouvons une profonde gratitude
envers nos camarades de 4ème année pour leur soutien tant moral que
logistique.

Les auteurs

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 2


MISE A JOUR 2019 FAITE PAR
La Cellule Académique du Comité de Parrainage de la promo
2022 formée de :
 BAGA Junior
 DJEUMO Danielle
 FEUDJIEU Viscael
 FONKOU SOP Marc
 KENFACK NANGMO Loïque
 KIANPI SADUO Uriel
 MBUNDA Louisa
 MOMO WANTO Kevin BON COURAGE POUR LA
 NEGOU KEMMOGNE Mardel
 NJOUKEKANG Sharef Blériot SUITE !!
 ONANA MOUTASSI
 SEUNKOUA Pierre
 SIYAPZE Franck Jovial
 TETE NKAN Fabiola
 TINDO TCHINDA Brice
 UM UM David
 VOUTCHABE OLAMA Luc
 YAHTAIKI Clémentine
Sous la direction de FOZANG Dylane et la coordination de
CHEDJOU Michel et GATIENT Junior.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 3


SOMMAIRE
RESUME DE COURS ................................................................... 29
GEOLOGIE ................................................................................... 34
ASTUCES ....................................................................................... 34
EPREUVES .................................................................................... 35
Contrôle continu 2018-2019 ........................................................ 35
ANALYSE MATHEMATIQUE...................................................... 10 Examen 2018-2019 ...................................................................... 36
ASTUCES ....................................................................................... 10 Contrôle continu 2017-2018 ........................................................ 37
EPREUVES..................................................................................... 12 Examen 2017-2018 ...................................................................... 38

Contrôle continu n°1 2018-2019 .................................................. 12 Contrôle continu 2016-2017 ........................................................ 38

Contrôle continu n°2 2018-2019 .................................................. 12 Examen 2016-2017 ...................................................................... 39

Examen 2018-2019 ...................................................................... 13 INFORMATIQUE ......................................................................... 41

Contrôle continu 2017-2018................Erreur ! Signet non défini. ASTUCES ....................................................................................... 41

Examen 2017-2018 ...................................................................... 14 RESUME DE COURS ................................................................... 42

Contrôle continu n°1 2016-2017 .................................................. 16 EPREUVES .................................................................................... 52

Contrôle continu n°2 2016-2017 .................................................. 17 Examen 2018-2019 ...................................................................... 52

Examen 2016-2017 ...................................................................... 18 Contrôle continu 2016-2017 ........................................................ 53

Examen 2015-2016 ...................................................................... 19 Examen 2016-2017 ...................................................................... 55

ARCHITECTURE ......................................................................... 21 Contrôle Continu 2015-2016 ....................................................... 57

ASTUCES ....................................................................................... 21 Examen 2015-2016 ...................................................................... 60

RESUME DU COURS D’ARCHITECTURE ............................. 22 TRAVAUX PRATIQUES D’INFORMATIQUE ....................... 62

DESSIN DE GENIE CIVIL .......................................................... 29 MATERIAUX DE CONSTRUCTION ........................................ 67

ASTUCES ....................................................................................... 29 ASTUCES ....................................................................................... 68

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EPREUVES ..................................................................................... 68 Examen 2013/2014 ...................................................................... 91
Depuis 2017, il y’a pas de cc et la SN se résume à un rapport de METHODES NUMERIQUES...................................................... 94
visite. ............................................................................................ 68 ASTUCES ....................................................................................... 94
Contrôle continu 2016-2017......................................................... 68 EPREUVES .................................................................................... 95
Examen 2016-2017 : rapport de visite.Erreur ! Signet non défini. Contrôle continu 2018-2019 ........................................................ 95
Contrôle Continu 2015-2016 ........................................................ 70 Examen 2018-2019 ...................................................................... 95
Examen 2015-2016 ...................................................................... 70 Contrôle continu 2017-2018 ........................................................ 96
Examen 2006-2007 ...................................................................... 72 Examen 2017-2018 ...................................................................... 98
MECANIQUE DES MILIEUX CONTINUS ............................... 74 Contrôle continu 2016-2017 ........................................................ 99
ASTUCES ....................................................................................... 74 Examen 2016-2017 .................................................................... 100
EPREUVES ..................................................................................... 75 Contrôle continu 2015-2016 ...................................................... 102
Examen 2018-2019 ...................................................................... 75 Examen 2015-2016 .................................................................... 103
Contrôle continu 2018-2019......................................................... 77 Contrôle continu 2014-2015 ...................................................... 104
Contrôle continu 2017-2018......................................................... 78 Contrôle continu 2013-2014 ...................................................... 104
Examen 2017-2018 ...................................................................... 80 Examen 2013-2014 .................................................................... 106
...................................................................................................... 81 PROBABILITES ET STATISTIQUES..................................... 107
Contrôle continu 2016/2017 ......................................................... 82 ASTUCES ..................................................................................... 108
Examen MMC + ELASTICITE 2016/2017 ................................ 83 RESUMES DE COURS .............................................................. 108
Contrôle continu 2015/2016 ......................................................... 84 EPREUVES .................................................................................. 118
Examen 2015-2016 ...................................................................... 86 Contrôle Continu 2018-2019 ..................................................... 118
Contrôle continu de MMC 2014/2015 ......................................... 88 Exam 2018-2019........................................................................ 118
Examen 2014/2015 ....................................................................... 89 Contrôle Continu 2017-2018 ..................................................... 118
Contrôle continu 2013/2014 ......................................................... 90

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 5


Exam 2017-2018 ........................................................................ 118 THERMIQUE ET THERMODYNAMIQUE ACOUSTIQUE 135
Contrôle Continu 2016-2017 ...................................................... 118 ASTUCES ..................................................................................... 135
Examen 2016-2017 .................................................................... 119 RESUME DE COURS ................................................................. 136
Contrôle Continu 2014-2015 ...................................................... 120 EPREUVES .................................................................................. 147
Examen 2014-2015 .................................................................... 121 Exam 2018-2019........................................................................ 147
Examen 2012-2013 .................................................................... 121 a. Exercices .............................................. Erreur ! Signet non défini.
Exercices d’approfondissement.................................................. 123 Contrôle Continu 2018-2019 ..................................................... 148
TECHNOLOGIE DU BATIMENT ............................................ 127 Contrôle Continu 2017-2018 ..................................................... 150
ASTUCES ..................................................................................... 127 ................................................................................................... 150
EPREUVES ................................................................................... 128 Exam 2017-2018........................................................................ 151
Contrôle continu 2018-2019....................................................... 128 ................................................................................................... 152
Exam 2018-2019 (pas d’exam) .................................................. 129 Contrôle Continu 2016-2017 ..................................................... 153
Contrôle continu 2016-2017....................................................... 129 Examen 2016-2017 .................................................................... 154
Examen 2016-2017 .................................................................... 129 Contrôle Continu 2015-2016 ..................................................... 155
Contrôle continu 2015-2016....................................................... 130 Examen 2015-2016 .................................................................... 157
Examen 2015-2016 .................................................................... 130 Exercices d’approfondissement ................................................. 158
Contrôle continu 2014-2015....................................................... 131 ANGLAIS TECHNIQUE ............................................................ 160
Examen 2014-2015 .................................................................... 131 ASTUCES ..................................................................................... 160
Examen 2013-2014 .................................................................... 132 EPREUVES .................................................................................. 161
Examen 2012-2013 .................................................................... 133 CORRECTIONS.......................................................................... 162
Examen 2011-2012 .................................................................... 134 ANALYSE MATHEMATIQUE................................................. 163
Examen 2010-2011 .................................................................... 134 Contrôle continu n°1 2018-2019 ............................................... 163

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 6


Contrôle continu n°2 2018-2019 ................................................ 164 MATERIAUX DE CONSTRUCTION ...................................... 232
Examen 2018-2019 .................................................................... 167 Contrôle continu 2016-2017 ...................................................... 232
Contrôle continu n°1 2017-2018 ................................................ 170 Contrôle continu 2015-2016 ...................................................... 236
Examen 2017-2018 .................................................................... 170 Examen 2015-2016 .................................................................... 238
Contrôle continu 2016-2017....................................................... 172 Examen 2006-2007 .................................................................... 241
Controle continu n°2 2016-2017 ................................................ 177 MECANIQUE DES MILIEUX CONTINUS ............................ 245
Examen 2016-2017 .................................................................... 180 Correction cc 2018-2019 ........................................................... 245
Examen 2015-2016 .................................................................... 186 Exam 2018-2019........................................................................ 250
GEOLOGIE .................................................................................. 189 Exercice 1 : (4 points) ................................................................ 250
Contrôle continu 2018-2019....................................................... 189 Problème : (8 points) _page 238 du livre du prof_ ................... 254
Examen 2018-2019 .................................................................... 191 Exercice 1 : (2 points) ................................................................ 258
Contrôle continu 2017-2018....................................................... 194 Exercice 2 : (6 points) ................................................................ 259
Examen 2017-2018 .................................................................... 195 Correction cc 2017-2018 ........................................................... 260
Contrôle continu 2016-2017....................................................... 199 Correction Exam 2017-2018...................................................... 262
Examen 2016-2017 .................................................................... 204 Examen 2017/2018 ............................. Erreur ! Signet non défini.
INFORMATIQUE ....................................................................... 207 Contrôle continu 2016/2017 ...................................................... 263
Examen 2018-2019 .............................Erreur ! Signet non défini. Examen 2016/2017 .................................................................... 265
Contrôle continu 2016-2017....................................................... 208 Contrôle continu 2015/2016 ...................................................... 268
Examen 2016-2017 .................................................................... 210 Examen 2015/2016 .................................................................... 270
Contrôle continu 2015-2016....................................................... 213 Contrôle continu 2014/2015 ...................................................... 274
Examen 2015-2016 .................................................................... 217 METHODES NUMERIQUES.................................................... 277
Corrigé des Travaux Pratiques d’Informatique .......................... 221 Contrôle continu 2018-2019 ............... Erreur ! Signet non défini.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 7


Exam 2018-2019 ........................................................................ 277 Examen 2015-2016 .................................................................... 341
Contrôle continu 2018-2019....................................................... 284 Contrôle continu 2014-2015 ...................................................... 348
Exam 2018-2019 ........................................................................ 284 Examen 2014-2015 .................................................................... 350
Contrôle continu 2016-2017....................................................... 286 Examen 2013-2014 .................................................................... 351
Examen 2016-2017 .................................................................... 292 Examen 2012-2013 .................................................................... 351
Contrôle continu 2015-2016....................................................... 297 Examen 2010-2011 .................................................................... 351
Examen 2015-2016 .................................................................... 300 THERMIQUE ET THERMODYNAMIQUE ACOUSTIQUE 354
Contrôle continu 2014-2015....................................................... 305 Contrôle Continu 2018-2019 ..................................................... 354
Contrôle continu 2013-2014....................................................... 306 Exam 2018-2019........................................................................ 356
Examen 2013-2014 .................................................................... 309 Contrôle Continu 2017-2018 ..................................................... 357
PROBABILITES ET STATISTIQUES ..................................... 313 Examen 2017-2018 .................................................................... 357
Contrôle Continu 2018-2019 ...................................................... 313 Contrôle Continu 2016-2017 ..................................................... 357
Contrôle Continu 2016-2017 ...................................................... 313 Examen 2016-2017 .................................................................... 359
Examen 2016-2017 .................................................................... 317 Contrôle Continu 2015-2016 ..................................................... 360
Contrôle Continu 2014-2015 ...................................................... 318 Examen 2015-2016 .................................................................... 360
Examen 2012-2013 .................................................................... 320 Corrigés des Exercices d’Approfondissement ........................... 363
Correction des exercices d’approfondissement .......................... 323 ANGLAIS TECHNIQUE ............................................................ 365
TECHNOLOGIE DU BATIMENT ........................................... 335
Contrôle continu 2018-2019....................................................... 336
Contrôle continu 2016-2017....................................................... 336
Examen 2016-2017 .................................................................... 339
Contrôle continu 2015-2016....................................................... 340

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 8


PREFACE
La pratique du métier du Génie civil au Cameroun connaît des
profondes mutations depuis quelques décennies. L’ordinateur s’est
substitué à la calculette ainsi qu’à la table à dessin. Le traditionnel
abaque a été détrôné par un assortissaient varié, constamment mis à
jour, des logiciels hautement performants et de plus en plus
sophistiqués. Les technologies de l’information et de la
communication ont pris pied dans le génie civil, comme d’ailleurs
dans tous les secteurs clés de l’économie. Les programmes de
formations du département de génie civil sont donc adaptés à ces
changements. C’est dans cet ordre d’idée que les étudiants de la 4ème
année Génie Civil et Urbanisme de l’Ecole Nationale Supérieure
Polytechnique ont pris l’initiative de faire un recueil d’anciens sujets
corrigés et commentés histoire de faire en sorte que l’étudiant de 3ème
année puisse connaitre avec exactitude les attentes des différents
enseignants pour le compte du premier semestre. Cet ouvrage se veut
donc être un support incontournable pour une bonne première année
de formation en spécialisation de Génie Civil et Urbanisme.

Franck Jeffrey Imoma Biteke 5GCU

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 9


ASTUCES
PRESENTATION DE L’ANALYSE MATHEMATIQUE

PRESENTATION DE L’UE
L’Analyse Mathématique (MAT311) est une synthèse des
outils mathématiques élémentaires nécessaires à l’ingénieur BTP. Il
s’agit d’une harmonisation entre toutes les mathématiques vues en
MSP que ce soit, l’Analyse vectoriel 1, l’analyse dans les espaces de
dimensions finies ou encore l’Algèbre multilinéaire.

ANALYSE MATHEMATIQUE Elle a principalement pour rôle de donner à l’étudiant de 3eme


année les outils mathématiques élémentaires pour résoudre les
problèmes de mécaniques et de physique de l’ingénieur BTP, en se
basant sur une démarche qui consiste à rechercher et à caractériser les
fonctions offertes par un éléments (matériaux par exemple) pour
satisfaire les besoins de l’utilisateur.
PRESENTATION DE L’ENSEIGNANT
Il donne des éléments de mathématiques assez important qu’il
explique d’une manière particulière. Avec son exercice phare (qui
sera fait pratiquement pendant toute la moitié du semestre) qui
s’intitule « analyser fonctionnellement une structure » (avec des
exemples également hors du commun comme : une chaise, une table
‘’cassée’’, une moto ayant 4 passagers etc…). L’enseignant vous
présenter un algorithme de résolution de ce genre d’exercice. Vous
gagnerez à retenir ledit algorithme et à noter les mots qu’il utilise.
EVALUATION

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 10


L’enseignant vous évaluera de plusieurs manières Il n’existe pratiquement pas dans cette UE, ne vous faites pas
remarquer négativement par l’enseignant, mais vous gagnerez plutôt
- Premièrement, une sorte de ‘’note de classe’’ : si vous êtes
qu’il retienne votre nom comme un travailleur et un étudiant qui aime
actifs, participez au cours, allez au tableau (vous y irez de
toute façon) il vous demandera d’ajouter un signe ‘’+’’ son UE.
(bonus) devant votre nom sur une liste qu’il détient, et ça va Evaluation de performance normale
de soi que vous ajouterez un signe moins ‘’-‘’(malus) sinon.
 Savoir montrer qu’un espace mesuré (𝐸, 𝒜, 𝜇) est une tribu ou
- Deuxièmement, il vous donnera peut-être des exercices à
une 𝜎 − 𝑎𝑙𝑔è𝑏𝑟𝑒
faire à domicile, et récupèrera les cahiers qu’il corrigera
- Il vous fera certainement un premier Contrôle Continu  Savoir montrer que 𝜇 ∶ 𝐸 → ℝ est une mesure positive sur
surprise, tenez-vous donc prêt ! Même si les notes seront (𝐸, 𝒜)
toujours mauvaises pour lui et donc il y’aura un deuxième
CC qu’il appellera CC rattrapage. Les CC sont pratiquement  Pouvoir montrer que la fonction 𝑓: (𝐸, 𝒜, 𝜇) → (𝐸 , 𝐴 , 𝜆) est
basés sur un même modèle que vous trouverez dans le mesurable
Déclencheur.  Savoir utiliser le théorème de Beppo – Levi et celui de la
- Et naturellement une session normale. convergence dominée
COMMENT VALIDER  Savoir montrer que E est un espace de Hilbert
Comme déjà énoncé plus haut, les épreuves sont calquées sur un  Savoir montrer que × →ℝ
est un produit scalaire
( , )→ ,
modèle semblable et comporte :
 Savoir utiliser l’inégalité de Holder
- Un exercice de connaissance du cours sous forme de tableaux
ou pas  Savoir utiliser et comprendre le théorème de Taylor-Young et
- Un exercice vrai ou faux sous forme de tableau ou pas de Lagrange
- Un exercice d’analyse fonctionnelle de structure
 Savoir trouver le maximum et le minimum (extrema d’une
Il sera donc indispensable de bien prendre les notes et explications fonction) dans un problème d’optimisation
qu’il donne et de les remettre sur la copie, de se faire remarquer
positivement en salle de classe.
RATTRAPAGE

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 11


EPREUVES
Notions et Métrique Complet Compact Séparable Exemples
espaces
Suites
Contrôle continu n°1 2018-2019 Fonctions
continues
Exercice 1 : Notion de dénombrabilité Ouverts
1. Qu’est-ce qu’un ensemble dénombrable ? Fermés
2. Les ensembles ℕ, ℂ, ℚ, 𝑒𝑡 ℝ sont-ils dénombrables ? Adhérence
3. Soit A un ensemble infini et B l’ensemble des étudiants de
3GC. Montrez qu’il existe une bijection 𝜑 de A sur 𝐴 ∪ 𝐵 Dénombrabilité
4. Soit A une partie de ℝ telle que ∀𝑥 ∈ 𝐴, ∃𝜀 > 0 pour lequel Norme
]𝑥, 𝑥 + 𝜀[∩ 𝐴 = ∅. Démontrez que A est dénombrable.
Produit scalaire
Exercice 2 : Espace métrique et séparabilité
Isométrie
1. Polytechnique est-elle un espace métrique ?
Dans quelle espace définit-on les objets du Génie Civil ? On
2. Dans une partie de Polytechnique, comment définir son
intérieur, l’adhérence, sa densité, son ouverture et sa s’intéresse à un espace où a lieu le compactage du sol lors des travaux
fermeture ? routiers. Cet espace est-il métrique ? Comment peut-on savoir qu’une
3. Montrer à l’aide d’un exemple que l’intérieur d’une boule partie de cet espace est compact.
ouverte est-elle même ou que l’adhérence d’une boule Exercice 2 : Vrai (0,25) ou faux (-0.5)
fermée est elle-même.
Notions et Banach Hilbert Sobolev Exemple
4. Montrer que polytechnique est un espace complet.
espaces
5. Monter que polytechnique est séparable.
Espace vectoriel
Contrôle continu n°2 2018-2019 Espace métrique
Espace complet
Exercice 1 : Vrai (0,25) ou faux (-0.5)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 12


Espace compact Enoncer le théorème de Ascoli qui fournit un critère qui permet de
mesurer combien la compacité dans les espaces de fonctions continues
Espace separable
est loin d’être fermée et bornée comme dans le cas de la dimension
Espace normé finie.
Produit scalaire Exercice 2
Forme linéaire On définit l’opérateur gradient noté 𝑔𝑟𝑎𝑑 ∶ 𝐶 (Ω, ℝ) ⟶ 𝒞(Ω, ℋ)
Forme bilineaire 1. Que signifie Ω, 𝐶 (Ω, ℝ), ℋ, 𝑔 ↦ 𝑔𝑟𝑎𝑑(𝑔)
Formulation 2. Définir l’opérateur divergence noté ‘’ 𝑑𝑖𝑣 et le laplacien
variationnelle noté ′′ 𝑙𝑎𝑝𝑙𝑎
3. Quelle est la différence entre une base hilbertienne et une
Problème de base algébrique ?
Neumann 4. Que faut-il faire lorsqu’un espace métrique est incomplet ?
Problème de (Justifier)
Dirichlet Exercice 3 Vrai (+) ou Faux (-0.25)
Optimisation Pour 𝑝 = +∞ o n définit 𝑙 = {𝑥 = (𝑥 ) ∈ℕ| < +∞}
∈ℕ | |

Espace Vectoriel Métrique Complet Banach Hilbert Sobolev

Résoudre le problème de d’ingénierie suivant : ℚ


−𝑑𝑖𝑣(𝐴∇𝑢) + 𝑢 = 𝑓 𝑑𝑎𝑛𝑠 Ω
]2018, 2019]
𝜕𝑢
𝑓= = (𝐴∇𝑢). 𝑛 = 𝑔 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω ⊂ℝ
𝜕𝑛

Examen 2018-2019 𝒞[2018, 2019


𝑙
Exercice 1 𝐶 (Ω)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 13


ℒ (Ω) Les autres structures sont la chaise et une moto à 6 personnes.
ℒ (Ω)
Examen 2017-2018
ℒ (𝜕Ω)
ℒ (𝜕Ω)
Mots clés : dénombrabilité, compacité, séparabilité, espace
ℋ (Ω) topologique, structure élastique et optimisation dans l’espace
d’Hilbert.
ℋ (Ω)
Exercice 1 : 4pts. Vrai ou Faux
Etudier l’unicité des solutions des solutions du problème de Neumann
et Dirichlet : 1. On peut fabriquer des espaces complets à partir des espaces
complets déjà connus ? justifier votre réponse.
2. Un espace métrique complet (X, d) est la réunion
−𝑑𝑖𝑣(𝐴∇𝑢) + 𝑢 = 𝑓, 𝑑𝑎𝑛𝑠 Ω dénombrable de fermés d’intérieur vide. Justifier votre
𝜕𝑢 et réponse
𝐹= = (𝐴∇𝑢) . 𝑛 = 𝑔 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω
𝜕𝑛𝐴
𝑉∇𝑢 −△ 𝑢 = 𝑓, 𝑑𝑎𝑛𝑠 Ω 3. Tout sous-espace métrique fini est précompact. Justifier
𝑢 = 0 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω votre réponse
4. Tout espace infini n’est pas compact. Justifier votre réponse
Exercice 4 : analyser fonctionnellement les structures ci-dessous 5. Tout espace métrique est séparable. Justifier votre réponse
6. Lorsqu’une partie Α 𝑑𝑒 ℝ est dénombrable, on peut trouver
un réel 𝜀 > 0 pour lequel ]𝑥, 𝑥 + 𝜀[∪ 𝐴 ≠ ∅, ∀𝑥 ∈ 𝐴
7. ∃! une bijection de 𝐴 sur 𝐴 ∪ 𝐵 lorsque 𝐵 est dénombrable.
Justifier votre réponse
8. Tout fermé de 𝑋 est égal à l’intersection des éléments de la
base dénombrable d’ouverts 𝑈. Justifier votre réponse
9. On peut extraire un recouvrement dénombrable dense de tout
non recouvrement en union quelconque d’ouvert. Justifier
votre réponse
10. Les espaces de Hilbert sont une extension à la dimension
finie des espaces euclidiens.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 14


Exercice 2 : 3pts 12. Produit
scalaire
1. Lorsqu’un espace est complet cela permet de démontrer
l’existence de certains objets. Compléter le tableau ci-
dessous en remarquant par exemple que l’espace vectoriel Exercice 3 : 3pts
complet ℝ peut se généraliser dans l’espace d’Hilbert. Soit f un champ scalaire de classe 𝐶 sur un ouvert 𝒪 ⊂ ℝ .
Propriétés Espace Espace de Espace de Le champ de vecteurs 𝐹⃗ définit sur 𝒪 et de coordonnées
d’Hilbert Banach Sobolev cartésiennes est 𝐹⃗ = 𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓 = 𝚤⃗ + 𝚥⃗ + 𝑘⃗ .
1. Espace
vectoriel Compléter ∇𝑓 ∇⃗ ⋀ 𝐹⃗ ∇⃗ . 𝐹⃗ (∇⃗ . ∇⃗ ∇⃗ .
2. Sous espace
vectoriel ∇⃗)𝑓 ⋀(∇⃗𝑓) (∇⃗ ⋀ 𝐹⃗)
3. Espace Coord. 𝜕𝑓 𝜕𝑓 𝜕𝑓
normé ( , , )
Cartésienne 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑧
4. Espace 
complet s
5. Espace Coordonnée
compact s
6. Partie cylindriques
ouverte Coordonnée
7. Partie s sphériques
fermée Champs
8. Espace scalaires
métrique Champs
9. Espace
vectorielles
séparable

10. Dimension (∇⃗𝑓). 𝑑⃗ 𝑙
finie
11. Dimension ∫ 𝐹⃗ . 𝑑⃗𝑙
infinie
∫ 𝐹⃗ . 𝑑⃗𝑆

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 15


𝐴 𝑒𝑡 𝐵 Sont les extrémités d’une courbe, 𝜕𝑆 est le bord d’une surface △ (𝑢 + 𝜆𝑢), 𝑑𝑎𝑛𝑠 Ω

𝑆 et 𝜕𝑉 le bord d’un volume 𝑉. 𝑢 = 0, 𝑑𝑎𝑛𝑠 𝜕Ω

⎪ 𝑢 = 𝑐, 𝑑𝑎𝑛𝑠 𝜕Ω
Exercice 4 : 10pts
On considère un massif de fondation sur lequel s’appliquent deux 𝐹 = 𝑔 , 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω

poteaux avec des forces surfaciques 𝑔 𝑒𝑡 𝑔 , la base de la fondation 𝐹 = 𝑔 , 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω

est fixe en contact avec le sol et les autres bords de la fondation ne ⎪ 𝜕𝑢
⎩𝐹 = = 0, 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω
sont pas soumis à des forces. La force volumique 𝑓 de la fondation 𝜕𝑛
n’est pas négligeable et le matériau constitutif de la fondation a un
comportement élastique linéaire, homogène et isotrope dont la loi de
comportement est définie par 𝜎 = 𝐴∇𝑢. A, l a matrice contient les Formuler le problème de minimisation de la fonction
propriétés élastiques du matériau et 𝑢(𝑥) est le déplacement inconnue. d’Energie avec un petit obstacle 𝑢 à définir, 𝜆 ∈ ℝ et 𝑐 une constante.
1. Schématiser le massif de fondation avec les conditions aux limites,
poser le problème d’ingénierie en termes de modèle élastique linéaire Contrôle continu n°1 2016-2017
et formuler le problème de minimisation de la fonction d’Energie dans
l’espace de Hilbert.
2. Formuler le problème de minimisation de la fonction d’Energie dans Exercice 1
l’espace de Hilbert.
1) Montrer que 𝜇 ⋃ ∈ℕ ⋂ 𝐴 ≤ 𝑠𝑢𝑝 ∈ℕ 𝑖𝑛𝑓 𝜇 𝐴
3. Considérer le problème d’ingénierie
−𝑑𝑖𝑣(𝜎 + 𝜆𝜎), 𝑑𝑎𝑛𝑠 Ω
⎧ 2) Montrer que si 𝜇(⋃ ∈ℕ 𝐴 )<
⎪ 𝑢 = 0, 𝑑𝑎𝑛𝑠 𝜕Ω
+∞ 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 𝜇 ⋂ 𝐴 ≥ 𝑖𝑛𝑓 𝑠𝑢𝑝 𝜇 𝐴
𝑢 = 𝑐, 𝑑𝑎𝑛𝑠 𝜕Ω ∈ℕ ⋃
∈ℕ
⎨𝐹 = 𝜎𝑛 = 𝑔, 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω
⎪ 3) Montrer que ∑ 𝜇(𝐴 ) < +∞ 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 𝜇 ⋂ ∈ℕ ⋃ 𝐴 =0
⎩𝐹 = 𝜎𝑛 = 0, 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω
Exercice 2 Soit(𝐸 , 𝒜, 𝜇) un espace mesuré. Si 𝐴 ∈ 𝒜 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 ∃ 𝐵, 𝐶 ∈
Formuler le problème de minimisation de la fonction
𝒜 | 𝜇(𝐶\𝐵) = 0
d’énergie avec un petit obstacle 𝜎 à définir, 𝜆 ∈ ℝ et 𝑐 une constante
positive. 1) Montrer que 𝒜 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑒 𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢 𝑠𝑢𝑟 𝐸
4. Considérer le problème d’ingénierie

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 16


2) Montrons que si 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 𝑒𝑡 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝜇(𝐶 \ 2. On suppose que 𝜇({𝑥 ∈ 𝐸 \ |𝑓(𝑥)| > 0 }) > 0. Montrer qu’il
𝐵 ) = 0 ; 𝑖 = {1,2} alors 𝜇(𝐵 ) = 𝜇(𝐵 ) = 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝐶 ) existe 𝐴 ∈ 𝒜 𝑒𝑡 ℰ > 0 tel que 𝜇(𝐴 ) > 0 tel que ∀ 𝑥 ∈
𝐴 |𝑓(𝑥)| > ℰ
(a) Montrer que 𝜇 est une mesure sur 𝒜
2 pts
(b) Montrer que 𝐸 ; 𝒜 ; 𝜇 est complet
Exercice 2 Soit 𝑓(𝑥, 𝑡) = 𝑒
Exercice 3 (modifié par l’enseignant)
1. Montrer que pour tout 𝑡 > 0, l’application 𝑥 →
∀𝑛 ∈ ℕ on pose 𝐼(𝛼) = 𝑙𝑖𝑚 ∫ 1− 𝑒 𝑑𝑥 𝑒𝑡 𝑓 (𝑥) = 𝑓(𝑥, 𝑡)1ℝ (𝑥) est Lebesgue intégrable 2pts

2. Montrer que 𝐹(𝑡) = ∫ 1ℝ 𝑓(𝑥, 𝑡)𝑑𝑥 est dérivable sur ℝ∗ et
1− 𝑒 1
calculer 𝐹 (𝑡) 2pts
1) Montrer que (𝑓 ) est croissante 3. Calculer 𝑙𝑖𝑚 𝐹(𝑡) et en déduire que 𝐹(𝑡) = − 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛(𝑡)

2) 𝐼(𝛼) 2pts
Exercice 4 Exercice 3 Soit 𝛼 ∈ ℝ. Calculer en fonction de 𝛼,

Montrer si 𝑓 ∈ 𝐿 , 𝑔 ∈ 𝐿 , + = alors 𝑓 ∙ 𝑔 ∈ 𝐿 : |𝑓 ∙ 𝑔| ≤ 𝑙𝑖𝑚 ∫ 1− 𝑒 𝑑𝑥 2pts



|𝑓| |𝑔| Exercice 4 𝑠𝑜𝑖𝑡 𝐸 = 𝒞 ([0,1]; ℝ), l' ensemble des fonctions
continues de [0,1] dans ℝ .
Contrôle continu n°2 2016-2017 Pour 𝑓 , 𝑔 ∈ 𝐸 on pose (𝑓, 𝑔) = ∫ 𝑓(𝑥)𝑔(𝑥)𝑑𝑥
1.
Exercice 1 Soit(𝐸 , 𝒜, 𝜇) un espace mesuré. Soit 𝑓 ∶ (𝐸 , 𝒜) →
2. On pose 𝐹 = {𝑓 ∈ 𝐸 | 𝑓(0) = 0} . 𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑓 ∈ 𝐹 ,montrer que
(ℝ, ℬ(ℝ)) une application mesurable
la fonction g définie par 𝑔(𝑥) = 𝑥𝑓(𝑥) appartient à F et en
1. On considère que 𝜇(𝐸) > 0 .on pose 𝐴 = 𝑓 ([−𝑛, 𝑛]). déduire que 𝑓 ≡ 0. 𝐷é𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟 𝐹
Montrer qu’il existe 𝑛 ∈ ℕ tel que 𝜇 𝐴 >0
3. 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝐹 + 𝐹 ≠ 𝐸
2 pts
Exercice 5

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 17


Dans ℝ [𝑋] ensemble des polynômes de degré 3.On pose (𝑃, 𝑄) = Soit (E, A, μ) un espace mesuré. Soient p, q ,r ϵ [1, +∞[ tels que +
∫ 𝑃(𝑥)𝑄(𝑥)𝑒 𝑑𝑥
= .On se propose de montrer que si f ϵ 𝐿 et g ϵ 𝐿 alors fg ϵ 𝐿
1. 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 (. , . ) 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑖𝑡 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑢𝑟 ℝ [𝑋] et |𝑓𝑔| ≤ |𝑓| |𝑔| .Soit f ϵ 𝐿 , g ϵ 𝐿 .
Calculer 𝐼 = 𝑖𝑛𝑓 ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐) 𝑒 𝑑𝑥
( , , )∈ℝ 1. On suppose ici que p,q,r ϵ [1, +∞[ , en posant 𝑓 = |f|r et 𝑔 =
|g|r , montrer que 𝑓 ϵ 𝐿 et 𝑔 ϵ 𝐿 En déduire que fg ϵ 𝐿 et
Examen 2016-2017 que |𝑓𝑔| ≤ |𝑓| |𝑔|

2. On suppose ici que q= +∞ , r=p <+∞. Montrer que |fg| ≤ | f


Soit (𝐸, 𝒜, 𝜇) un espace mesuré. Soit (𝑓 ) ∈ℕ une suite de fonctions | ||𝑔|| p.p et conclure.
de E vers R. On pose 𝑙𝑖𝑚 𝑠𝑢𝑝 𝑓 = 𝑖𝑛𝑓 𝑠𝑢𝑝 𝑓 et 𝑙𝑖𝑚 𝑖𝑛𝑓 𝑓 = 3. On suppose ci que p=q=r= +∞ .Montrer que fg ϵ 𝐿 et que
→ →
||𝑓𝑔|| ≤ ||𝑓|| ||𝑔|| .
𝑠𝑢𝑝 𝑖𝑛𝑓 𝑓 . Exercice 3

Exercice 1 Le but de cet exercice est de donner une expression simple de 𝑔(𝑥) =
∫ 𝑒 𝑑𝑡 pour 𝑥 ∈ ℝ.
Soit (𝐸, 𝒜, 𝜇) un espace mesuré. Soit (𝑓 ) ∈ℕ une suite d’applications
mesurables de E vers R muni d’un tribu borélienne. Soit 𝑎 > 0, on pose : ∀(𝑥, 𝑡) 𝜖 [−𝑎, 𝑎] × ]0, +∞[ , 𝑓(𝑥, 𝑡) =
1. Montrer que 𝑙𝑖𝑚 𝑠𝑢𝑝 𝑓 , 𝑙𝑖𝑚 𝑖𝑛𝑓 𝑓 sont mesurables. 𝑒

2. Montrer que si la suite (𝑓 ) converge simplement vers un 1. Montrer que ∀ 𝑥 𝜖 [−𝑎, 𝑎], ∀𝑡 > 0, 𝑒 ≤ 𝑎𝑒 .
fonction f alors f est mesurable.
2. Montrer que ∀ 𝑥 𝜖 [−𝑎, 𝑎], ∀𝑡 > 0, |𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 | 𝑒 ≤ 𝑒 .
3. Montrer que l’ensemble des points 𝑥 𝜖 𝐸 𝑜ù 𝑓 (𝑥) ∈ℕ
n’est
pas une suite de Cauchy est un élément de 𝒜 3. Montrer que g est de class 𝐶 sur [-a,a],pis sur R et donner
l’expression de g’’(x) sous forme d’une intégrale.

4. Montrer que g’’(x)= et déduire g(x).


Exercice 2

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 18


Dans les exercices qui suivent, H est un espace d Hilbert et le produit 4. On suppose que 𝜇({𝑥 ∈ 𝐸 \ |𝑓(𝑥)| > 0 }) > 0. Montrer qu’il
scalaire est noté < >. existe 𝐴 ∈ 𝒜 𝑒𝑡 ℰ > 0 tel que 𝜇(𝐴 ) > 0 tel que ∀ 𝑥 ∈
𝐴 |𝑓(𝑥)| > ℰ
1pts
Exercice 4
Exercice 2 Soit 𝑓(𝑥, 𝑡) = 𝑒
1. Montrer que ∀ 𝑥, 𝑦 𝜖 𝐻 < 𝑥 , 𝑦 >= (‖𝑥 + 𝑦‖ − ‖𝑥 − 𝑦‖ )
4. Montrer que pour tout 𝑡 > 0, l’application 𝑥 →
2. Soit 𝐹 ⊂ 𝐻. Montrer que 𝐹 = 𝐹 . 𝑓(𝑥, 𝑡)1ℝ (𝑥) est Lebesgue intégrable 2pts

3. Montrer que 𝐹 = {0} ⟺ 𝐹 = 𝐻. 5. Montrer que 𝐹(𝑡) = ∫ 1ℝ 𝑓(𝑥, 𝑡)𝑑𝑥 est dérivable sur ℝ∗ et
Exercice 5 calculer 𝐹 (𝑡) 2pts
6. Calculer 𝑙𝑖𝑚 𝐹(𝑡) et en déduire que 𝐹(𝑡) = − 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛(𝑡)
Soit u : H→H on dit que u est une isométrie si u est linéaire et conserve →
la norme, c’est-à-dire que ∀ 𝑥 𝜖 𝐻, ‖𝑢(𝑥)‖ = ‖𝑥‖. 2pts

1. Montrer que 𝑢 : 𝐻 → 𝐻 est isométrie alors ∀ 𝑥, 𝑦 𝜖 𝐻 , < Exercice 3


𝑢(𝑥), 𝑢(𝑦) >= < 𝑥, 𝑦 >. 1. Soit 𝛼 ∈ ℝ. Calculer en fonction de 𝛼, 𝑙𝑖𝑚 ∫ 1−

On suppose que ∀ 𝑥, 𝑦 𝜖 𝐻, , < 𝑢(𝑥), 𝑢(𝑦) >= < 𝑥, 𝑦> , montrer
que u est une isométrie 𝑒 𝑑𝑥 2pts

2. Soit (𝑓 ) ∈ℕ la suite de fonctions définies sur ℝ par


Examen 2015-2016 𝑓 (0) = 0 et pour 𝑥 ≠ 0 , 𝑓 (𝑥) =
( )

Exercice 1 Soit(𝐸 , 𝒜, 𝜇) un espace mesuré. Soit 𝑓 ∶ (𝐸 , 𝒜) → a. Calculer 𝑙𝑖𝑚 𝑓 (𝑥) (on distinguera les cas 𝑥 < 1
(ℝ, 𝓑(ℝ)) une application mesurable →
et 𝑥 > 1) 2pts
3. On considère que 𝜇(𝐸) > 0 .on pose 𝐴 = 𝑓 ([−𝑛, 𝑛]).
b. Calculer 𝑙𝑖𝑚 ∫ 1ℝ 𝑓 𝑑𝑥
Montrer qu’il existe 𝑛 ∈ ℕ tel que 𝜇 𝐴𝒏𝟎 > 0 →
1pts 2pts
Exercice 4

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 19


Montrer que ∀𝑛 ∈ ℕ , ∫ 𝑥 𝑒 𝑑𝑥 = 𝑛! .
2pts
Sur ℝ (𝑋) l’espace vectoriel des polynômes de degré 3 sur ℝ on
pose pour 𝑓, 𝑔 ∈ ℝ (𝑋), 〈𝑓, 𝑔〉 =
∫ 𝑓(𝑥)𝑔(𝑥)𝑑𝑥
1. Montrer que 〈, 〉 est un produit scalaire sur ℝ (𝑋)
1pts
2. Calculer la projection du polynôme 𝑥 sur le sous
espace vectoriel ℝ (𝑋) 3pts
En déduire la distance de 𝑥 au sous espace vectoriel ℝ (𝑋)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 20


ASTUCES
L’architecture constitue l’art majeur de concevoir des espaces
et de bâtir des édifices en respectant des règles de construction
empiriques ou scientifiques en vue d’assurer la fonctionnalité t
l’esthétique d’un ouvrage. Le cours d’Architecture introduit pour les
étudiants de troisième année vise à leur inculquer les règles de
conceptions d’ouvrages de Génie Civil en insistant principalement sur
la fonctionnalité du dit ouvrage. Ce dernier étant dispensé par le
Professeur YIMGAING MOYO Architecte-Urbaniste et actuel
ARCHITECTURE Président de l’Ordre des Urbanistes du Cameroun. Son savoir-faire,
son expérience et son caractère critique sont autant d’atout dont il
faudra se servir afin d’être rigoureux dans les taches de conception. Il
n’y a pas généralement d’examen proprement sur cette UE, mais la
note sera fonction du rendement fourni lors du projet de fin de
semestre sur un thème qui sera traité en groupe.
 Bien lire de NEUFERT et s’en approprier avec tout le sérieux
possible
 Savoir dessiner sur un logiciel de dessins tels que : AutoCad
Architecture, Archicad afin de réaliser les plans de votre projet
 Utiliser le présent document comme supplément
« Pour qu’une œuvre d’architecture soit belle il faut que tous les
éléments possèdent une justesse de situation, de dimensions, de
formes et de couleurs »
Les frères Goncourt

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 21


l’architecte de cumuler un certain nombre de connaissances il s’agit
de la géologie, de l’optique, de l’arithmétique, de la géométrie, de
RESUME DU COURS D’ARCHITECTURE l’histoire, de la culture des sociétés, des droits, entre autres...
IV. Synthèse :
Chapitre 1 : QU’EST-CE QU’UN ARCHITECTE ?
En somme, nous pensons que l’architecte est cet artiste spécial qui
I. Définition élémentaire : sait mettre à profit son génie créateur et son côté intuitif, afin de
refléter le beau dans les bâtiments qu’il conçoit, et son esprit logique
Si l’on définit l’architecture comme l’art de construire, alors et rationnelle, pour répondre aux besoins de l’homme en ce qui
l’architecte, personne légalement reconnu dans l’exercice de cette concerne son droit d’être sous l’abris des violences de la nature.
fonction est un artiste de la construction.
Chapitre 2 : LES METIERS DU BATIMENT
II. L’architecte est un artiste rationnel :
L’architecte est un individu créatif, de ce fait, est celui-là qui I. Fonctions commerciales
représente les formes, les contours, les plans des édifices de
L’ingénieur d’affaire
construction. Il s’agit de la personne qui sait traduire au mieux en un À partir d’un projet que son entreprise a sélectionné ou qu’il
langage technique, le désir d’une tierce personne en termes de a lui-même apporté, l’ingénieur d’affaires s’occupe du suivi
construction. En tant qu’artiste, c’est une personne qui recherche commercial.
l’aspect esthétique, beau au regard tel qu’exposé à la lumière, cette
œuvre plaise aux yeux, il intervient d’ailleurs dans la réalisation ou II. Fonctions études
l’exécution proprement dite pour pouvoir se rassurer de la tenue
effective du cahier de charge. L’architecte : reflet de sa société :  Le métreur
En gros, il est responsable de l’établissement des devis estimatifs.
Il est garant de l’évolution de sa société dans ce sens où son chef-  L’ingénieur d’études
œuvre est représentative de la bonne santé de sa société, de l’évolution Il examine tous les documents (plan, devis des fournisseurs) qui
économiques de son entourage. En ce sens, il maîtrise tous les lui permettront de proposer au client une offre financière et technique
chemins administratifs nécessaires à la mise en place de ses édifices. intéressante.
 L’ingénieur méthodes
III. La nécessité d’une culture générale dense :
En liaison avec les commerciaux, il propose des solutions pour
Du fait de la multiplicité des corps de métiers intervenant dans réduire le coût des services et équipements à proposer à l’intérieur
l’édification des édifices, des bâtiments, il est nécessaire pour d’une enveloppe financière donnée.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 22


 Le technicien de bureau d’études  Maçon/ne
A partir d’un croquis ou avant-projet, il réalise des dessins précis
A la base de toute construction, il met en place les fondations et
et détaillés qu’il transmet au chef de chantier ou d’atelier.
monte les éléments porteurs.
III. Fonctions sur le chantier  Charpentier/ère bois

 Géomètre-Topographe Du dessin à la pose de la charpente, en passant par sa découpe et


Premier à intervenir sur le chantier, il fait les mesures et calcule son assemblage, il travaille aussi bien en atelier que sur le chantier.
les distances, les surfaces, les niveaux d’altitude du sol, la hauteur des  Charpentier/ère métallique
arbres ou poteaux télégraphiques existants.
 L’ouvrier Il fabrique et assemble aussi les structures en acier d’immeubles,
Premier maillon de la chaîne, souvent titulaire d’un CAP, il d’usines, de hangars ou d’entrepôts.
effectue les travaux de base dans sa spécialité à partir de directives
 Grutier/ère
plus ou moins précises en fonction de sa qualification.
 Le compagnon Au sol ou du haut de sa cabine, il déplace et distribue les matériaux
Ouvrier reconnu pour ses très bonnes compétences lourds aux différents professionnels du chantier.
professionnelles, il effectue les travaux délicats qui exigent une
certaine expérience avec une autonomie  Démolisseur/euse
 Le chef d’équipe Manœuvre ou conducteur d’engins, il est là pour préparer le
Il organise le travail. Selon les missions qui lui sont confiées, il est chantier à une nouvelle phase de travaux. Sécuriser, déconstruire
chargé de petits chantiers ou de construction/rénovation d’une partie méthodiquement, trier les déchets : c’est son crédo.
d’un grand bâtiment.
 Etancheur/euse
 Le chef de chantier
Pour éviter que l’eau ou le froid ne s’infiltre dans les murs, le sol
Toujours sur le terrain, il encadre l’ensemble du personnel de ou le toit, et ne dégrade le bâtiment, on a recours à un étancheur (ou
production. En gardant toujours un œil sur les plans du bureau étanchéiste). Celui-ci pose un revêtement protecteur.
d’études, il répartit le travail au sein de son équipe.
 Métallier/ère
 Le conducteur de travaux
A partir d’une barre de métal, il est capable de réaliser une rampe
A lui tout seul, il encadre un ou plusieurs chefs de chantier. En d’escalier, un garde-corps, des clés ou des pièces de charpente et
plus de ses responsabilités hiérarchiques, il assure la gestion autres.
financière du chantier, organise les approvisionnements.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 23


 Miroitier/ère Avant la pose des revêtements, le plâtrier-plaquiste prépare les
surfaces, isole les parois et monte de nouvelles cloisons. Il réalise
Spécialisé dans la lumière et la transparence, le miroitier découpe,
aussi des plafonds suspendus ou en plâtre.
façonne, puis pose miroirs, parois vitrées, vitrines et vérandas.
 Peintre
 Installateur/trice Génie climatique
Pour que ses clients n’aient pas froid en hiver ni trop chaud en été,  Solier/ère- moquettiste
il installe des systèmes de chauffage et/ou de rafraîchissement d’air
Il est à même d’habiller les sols de divers revêtements.
de plus en plus performants.
 Technicien/ne de maintenance en
chauffage/climatisation/ventilation Chapitre 3 : DEFINITIONS DES CONCEPTS
FONDAMENTAUX LIES A LA CONSTRUCTION
Sa mission est claire : entretenir et réparer les systèmes de
chauffages, de refroidissement et de renouvellement d’air.
 Electricien/ne I. Maître d’Ouvrage

Chargé de l’installation et de la maintenance des installations Le maître d’ouvrage est la personne, morale ou physique,
électriques, il contribue au confort et à la fonctionnalité des bâtiments publique ou privée, propriétaire ou affectataire d’un patrimoine
industriels, tertiaires et résidentiels. immobilier. Il doit assurer la bonne gestion à la fois prospective et
curative de son patrimoine. Il effectue la programmation des
 Plombier/ère opérations nouvelles pour lesquelles il doit raisonner en coût global
Spécialiste des canalisations d’eau, de gaz, d’air comprimé et des sur la durée de vie du patrimoine. Il peut confier la conduite opération
appareils sanitaires, il les pose, les raccorde, les répare et les à un prestataire.
entretient. II. Maître d’Œuvre
 Menuiser/ère – Agenceur/euse Le maître d’œuvre, dans le domaine de bâtiment et travaux
publics(BTP), désigne la personne, morale ou physique, publique ou
 Carreleur/euse privée, chargée de traduire en termes techniques les besoins du maître
d’ouvrage et de les faire réaliser (conception des cahiers des charges,
 Plâtrier/ère – Plaquiste passation des marchés et rédaction des contrats, surveillance des
travaux et des prestations, réception des ouvrages...).

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 24


III. L’Esquisse
De façon générale, en Architecture, l'esquisse est la première VI. Le Chantier
représentation d'un projet de construction. L'esquisse précède l'avant-
Un chantier est un espace sur lequel ont lieu des travaux de
projet sommaire". C’est aussi un dessin rapide, à main levée,
construction ou de démolition.
représentant l’allure d’un ouvrage, d’un élément.
IV. L’Avant-Projet
Chapitre 4 : LES BESOINS DE L’HOMME
L'avant-projet se décline en deux étapes successives :
 L'avant-projet sommaire (APS) dont le but est notamment
Le besoin recouvre l’ensemble de tout ce qui apparait « être
de déterminer les valeurs des paramètres dimensionnant du projet, de
nécessaire » à un être, que cette nécessité soit consciente ou non. Il
façon à permettre l'estimation du coût du projet. L'APS permet
devient fonctionnel lorsqu’il suscite le rapport aux fonctions des
également de fournir aux décideurs une proposition technique quant à
organes ou correspond à une fonction autre ou un aspect pratique.
la réponse apportée au problème posé, en termes de principes retenus
Cependant, l’homme étant un animal raisonnable vivant en société à
et d'architecture générale. L'APS est l'un des éléments constitutifs du
plusieurs besoins à satisfaire concourant ainsi à un ’équilibre de vie et
dossier de faisabilité.
à son épanouissement en société. L’on se pose alors la question de
 L’avant-projet détaillé (APD) quant à lui, est la mission qui
savoir quels sont ces besoins ?
intervient entre l'avant-projet sommaire et le dossier de permis de
construire. Il est composé d'un descriptif détaillé des travaux à Les besoins se situent à la jonction entre le biologique et le
accomplir ainsi que, en annexe, d'une estimation chiffrée de leur coût. culturel, entre le corps et l’esprit, et mettent en jeu l’interaction entre
l’individu et son environnement. L’ensemble des travaux réalisés en
V. Le Permis de Construire la matière débouche sur l’idée d’un classement des besoins humains
en trois (03) catégories :
Le permis de construire est une autorisation administrative
délivrée par l’autorité compétente (le Maire de la Commune I. Besoins fondamentaux
concernée ou le Délégué du Gouvernement pour les Communautés Egalement appelés besoins élémentaires, nécessaires ou encore
Urbaines) qui doit être obtenue avant d’entreprendre une construction physiologiques, ce sont les besoins indispensables au système
nouvelle ou de modifier une construction existante. C’est l’acte de "humain" en tant qu’élément de base vivant dans un environnement
naissance de la construction sans lequel elle est considérée défini : L'individu doit pouvoir se protéger des éléments qui mettent
inexistante. en péril son intégrité personnelle et son fonctionnement de base.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 25


II. Besoins primaires
Il s’agit des besoins légitimes mais qui se distinguent des
précédents dans la mesure où leur satisfaction ne présente pas le même
caractère d'urgence « vitale ». Leur satisfaction -bien que moins
urgente- présente un caractère nécessaire ou à tout le moins hautement
souhaitable pour les personnes concernées
III. Besoins secondaires
Ils recouvrent les besoins légitimes qui permettent aux personnes
de se réaliser humainement, voire idéalement de se surpasser. Comme
le dit Karl Jung, il s'agit que chaque personne « puisse faire de sa vie
un destin ». Ce type de besoin n'est pas une urgence vitale (besoin
fondamental), ni une priorité nécessaire (besoin primaire), mais relève
de la volonté de la personne de trouver un sens et de réaliser et/ou
d'achever sa vie en conformité à sa volonté, à son projet ou sa
vocation.
 Besoins physiologiques
Abraham Maslow (1908-1970), psychologue américain classe
les besoins de l’Homme de manière hiérarchique comme présenté ci- Oxygénation- Equilibre hydrique et sodé- Equilibre alimentaire-
dessous : Equilibre acide-base- Elimination des déchets- Température normale-
Sommeil- Repos- Relaxation- Activité- Mobilisation- Energie-
Confort- Stimulation- Propreté- Sexualité.
 Besoins de protection et sécurité
Protection du danger physique- Protection des menaces
psychologiques - Délivrances de la douleur- Stabilité- Dépendance-
Prédictibilité- Ordre.
 Besoins sociaux (besoins d’amour et d’appartenance)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 26


Se sentir aimer et apprécier des autres- Avoir sa place au milieu En tout état de cause, dans la théorie de Maslow, l’ordre de niveaux
des autres. de Maslow peut changer en fonction des personnes, du contexte où
sont les individus (travail, amis, famille, activité de loisirs, etc.), des
 Besoins de reconnaissance et estime de soi
moments de la vie (jeune, en couple, avec des enfants, sans emploi) ;
Reconnaissance- Dignité- Appréciation venant des autres- elle couvre uniquement la population occidentale ; adapter pour
Importance, influence- Bonne réputation- Attention- Statut- motiver mais n’explique pas comment traiter la démotivation.
Possibilité de dominer.
Sentiment d’être utile, valorisé- Haute évaluation de soi-même-
Chapitre 5 : NOTION D’ECHELLE ET DE PROPORTION
Se sentir adéquat, autonome- Atteindre ses buts- Compétence et
maîtrise- Indépendance.
I. Notion d’échelle
 Besoins autoréalisation/ accomplissement
Nous allons présenter ici à quoi le mot échelle fait référence :
Croissance personnelle et maturation- Prise de conscience de son
potentiel- Augmentation de l’acquisition des connaissances-  Elément physique
Développement de son potentiel- Amélioration des valeurs- L’échelle dans son sens premier désigne un objet formé de deux
Satisfaction sur le plan religieux et/ou philosophique- Créativité barres parallèles reliées par plusieurs petites barrettes qui leurs sont
augmentée- Capacité de percevoir la réalité et de résoudre les perpendiculaires, qui permet de se déplacer en hauteur (monter ou
problèmes, augmentée- Diminution de la rigidité- Mouvement vers ce descendre). Citons par exemple l’échelle que les maçons utilisent dans
qui est nouveau- Satisfaction toujours plus grande face à la beauté- la construction des ouvrages.
Moins de ce qui est simple, plus de ce qui est complexe.
 Echelle de mesure
 Besoins d’éternité (6ème étage à la pyramide)
L’échelle est encore l’ensemble de valeurs classées par ordre
Il s’agit du besoin humain de persister après la mort ou de vivre croissant permettant de mesurer ou d’estimer la magnitude ou
plus longtemps. Comme par exemple laisser son empreinte par des l’importance un phénomène.
œuvres qui seront reconnu après sa mort- être en bonne santé- avoir
l’air plus jeune à travers la chirurgie, les crèmes antiâges- Vaincre la Citons par exemple l’échelle de Richter pour la magnitude des
mort pour vivre éternellement à travers la science-fiction, robot – les séismes, l’échelle de Mohr pour la dureté d’un matériau, l’échelle de
enseignements religieux, etc. beaufort pour la force d’un vent, pour les phénomènes physiques. On
peut aussi avoir l’échelle des risques pour une centrale énergétique…
 Rapport entre les distances

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 27


Une échelle est le rapport entre la mesure d'un objet réel et la nature ; ils expriment les lois de la nature et ils s'en servent » Voilà
mesure de sa représentation (carte géographique, maquette, etc.). Elle bien le credo sur lequel Le Corbusier fonde son action.
est exprimée par une fraction. Un facteur d'échelle 1/100 implique que
A ce postulat vont s'ajouter d'autres considérations comme le rôle
1cm sur la représentation représente un objet de 100cm en réalité. On
éminent que doit jouer la normalisation, aussi bien en architecture que
peut classer le dessin d’échelle entre deux grandes familles.
dans la construction mécanique. La normalisation s'impose
esthétiquement, "pour plus d'harmonie", et économiquement dans
cette période de reconstruction urgente qui exige la rationalisation de
II. Notion de proportion
la production des nouveaux logements (Le Corbusier va jusqu'à parler
Dans son sens premier, la proportion est un rapport de quantité ou de "machine à habiter"). A cela il ajoute l'impérieuse nécessité de
de grandeur entre deux ou plusieurs choses ; c’est donc un outil de respecter l'échelle humaine. Le Modulor lui apparaît aussi comme le
comparaison des choses entre elles. La proportion est donc soit une moyen de dépasser les deux systèmes de mesure qui divisent la
vue de l’esprit permettant de comparer des choses non quantifiables, planète : le système anglo-saxon du pied-pouce, peu pratique mais qui
soit une valeur chiffrage permettant de comparer des choses tient compte des mesures du corps, et le système métrique, décimal
mesurables. De ce dernier point de vue, la notion de proportion était donc pratique, trop abstrait cependant, privé de lien direct avec les
un outil de base pour la résolution des problèmes mathématiques dimensions du corps. L'échelle du Modulor suit la progression de
jusqu’au XVème siècle. La notion de proportion est utilisée dans de Fibonacci suite qui tend vers le nombre d'or Ø, principe qui va de soi
nombreux domaines : scientifique, technique, artistique, musical car puisque pour Le Corbusier l' « on a démontré -et principalement à
elle a de nombreuses applications. la Renaissance- que le corps humain obéit à la règle d'or ».
Application de la notion de proportion dans le Modulor
Le Modulor est un ensemble de mesures usuelles pour la
conception des objets et des espaces défini en 1948 par Le Corbusier
(architecte français du siècle dernier).en prenant le nombre d’or
comme référence et partir de la taille d’un homme européen moyen
qu’il a évalué à 1828,8mm Selon Le Corbusier, Le Modulor est né
de l'observation de la nature, de l'étude des œuvres d'art, de leurs
tracés régulateurs (Choisy) et des travaux de Matila Ghyka consacrés
au Nombre d'or dans la nature et dans l'art. « La nature est
mathématique, les chefs-d'œuvre de l'art sont en consonance avec la

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 28


ASTUCES
Au terme de ce cours de Dessin de Génie Civil de 3e année,
l’Etudiant devra être capable de lire et comprendre les plans et de
formaliser ses idées de projet sous forme de croquis compréhensible
et de les communiquer. Cet important cours était enseigné par
l’Architecte DANJUMA IBRAHIM jusqu’à son décès ☹en 2019 et
dès lors elle a été confiée au Pr YIMGAING MOYO. Sa maitrise
s’obtient par la Pratique régulière et des exercices pratiques. Les
DESSIN DE GENIE CIVIL documents utiles pour la compréhension, la maitrise et la validation
du Dessin de GC sont entres autre : le « Déclencheur », le Guide du
Constructeur en Bâtiment, Dessin Technique : Lecture de plan…

RESUME DE COURS
Définitions
Le dessin est une technique consistant à représenter
visuellement, en deux dimensions, personnages, paysages ou objets,
par des formes et des contours, en excluant a priori la couleur. Le
dessin est l’un des premiers moyens d'expression de l'humanité, il peut
être très simple ou revêtir des formes extrêmement complexes. Le
terme dessin désigne à la fois l'action de dessiner, le résultat de ou des
éléments d'un objet quelconque.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 29


plus petite que l'objet réel (1 centimètre pour 100 centimètres dans la
réalité, soit 1 mètre).
Technique

Ensemble de procédés et de moyens pratiques propres à une Dessin d’architecture


activité : La technique de l'aquarelle. Savoir-faire, habileté de Les plans d’architecte sont des représentations graphiques et
quelqu'un dans la pratique d'une activité ou Manière de faire pour techniques d’un bâtiment qui dans leur ensemble permettent la
obtenir un résultat. compréhension de ses différentes caractéristiques, avant, pendant ou
après la construction. Ainsi, pour toute demande de permis de
Le dessin technique ou dessin de Génie Civil construire, des plans d’architecte conformes seront indispensables
pour l’évaluation du dossier par les autorités administratives.
Est un langage figuratif pour la représentation, la
communication technique, la conception et l'analyse systémique. Il est
Plans architecturaux
utilisé principalement en génie mécanique, génie électrique, (bureau
d'études, bureau des méthodes), en génie civil (architecture) ainsi Le plan de situation
qu'en électronique pour la représentation des différentes composantes
C’est un document exigé dans un dossier de demande de permis
et de leur structure. Il s'agit d'un ensemble de conventions normalisées
de construire, de déclaration de travaux, de certificat d'urbanisme qui
pour représenter des objets (produits) et constructions (structures,
permet de repérer le site d’un bâtiment par rapport aux lots ou
édifices) ; ces conventions assurent que le produit ou la construction
bâtiments voisins de la zone. L'échelle du plan sera comprise entre le
représenté soit tel qu'imaginé par le concepteur.
1/500e et 1/200e. Il doit comporter plusieurs informations permettant
la situation du projet concerné :
Echelle
 Le nom de la commune et lieu-dit éventuel.
Une échelle est le rapport entre la mesure d'un objet réel et la  L'orientation géographique, le plus souvent on représente la
mesure de sa représentation (carte géographique, maquette, etc.). Elle direction du Nord.
est exprimée par une valeur numérique qui est généralement sous  Un repère localisant le projet.
forme de fraction. Une échelle 1/100 (équivaut à « 1:100 » ou « au Le projet peut-être également repéré par rapport à des
100e ») implique la formule suivante : Dimension apparente = infrastructures municipales proches (école, mairie, stade, arbres,
dimension réelle x (1/100). Dans ce cas, la représentation est 100 fois rivière etc.)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 30


Plan de masse Techniquement, c'est une section (coupe virtuelle) horizontale d'un
bâtiment (conventionnellement à 1 m au-dessus du sol ou à 10 cm au-
dessus de la fenêtre la plus haute), représentant notamment les murs,
les portes et les fenêtres. Il doit comporter : les équipements, les
hachures, les annotations des pièces, les cotations intérieures et
extérieures et éventuellement les poteaux…

Un plan de masse est destiné à montrer une vue d'ensemble


d'un projet, du dessus, incluant les limites de propriété, les accès, et
les constructions environnantes si elles ont un intérêt pour le plan.
Pour un projet de construction, le plan de masse indique aussi les
connexions aux réseaux (eau, électricité, communications...).

Plan de distribution Élévation/façade

Le plan de distribution est le principal dessin d'architecture. C'est Une élévation ou façade, est la représentation d'une face. C'est
une vue de dessus qui représente la disposition des espaces dans un la vue la plus commune pour représenter l'aspect extérieur d'un
bâtiment, à la manière d'une carte, pour un étage du bâtiment. bâtiment. Chaque élévation est nommée selon la position relative à la
façade à la rue (avant/principale, gauche, droite ou arrière) ou de la

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 31


position relative aux points cardinaux (Nord, Sud, Ouest et Est). Les Perspectives
bâtiments n'étant jamais de forme rectangulaire, une élévation typique
Les projections isométriques et axonométriques sont des façons
montre tous les éléments d'un bâtiment visibles dans une direction
particulière. Géométriquement, une élévation est une projection simples de représenter un objet tridimensionnel, en gardant les
orthogonale à l’horizontale d'un bâtiment sur un plan vertical, le plan éléments à l'échelle, et en montrant les relations entre les différents
côtés du même objet. Les vues en perspectives permettent de bien
vertical étant parallèle à une des façades du bâtiment.
appréhender la complexité d'un objet.
Vue en coupe
Plans structuraux
Une vue en coupe représente un bâtiment coupé par un plan
vertical. Dans cette vue, chaque élément coupé par le plan est Plan de coffrage
représenté par une ligne en gras. Les coupes sont notamment utilisées Il est dessiné en réalisant une coupe (imaginaire) à 10 cm au-
pour décrire les relations entre les différents étages d'un bâtiment. dessous de la poutre ayant la retombée la plus importante, c’est la
partie supérieure qui est représentée comme suit :
Géométriquement, une coupe est une projection orthographique
horizontale d'un bâtiment sur un plan vertical, le plan vertical coupant  Poteaux : ils sont représentés par une coupe de leur forme
le bâtiment. (exemples : carré, cercle, rectangle...) et repérés par la lettre P en
trait fort, suivie d’un numéro, exemple : P1, P2...
Plan de détail  Poutres : elles sont repérées par un chiffre et un point suivi de la
section indiquée un peu plus petite. La référence des poutres doit
Les plans de détails montrent une petite partie de la construction
préciser dans l’ordre suivant : largeur et hauteur : pour désigner
à une plus grande échelle. Elles sont utilisées pour montrer comment
que la poutre 1 fait 20 cm de largeur et 40 cm de hauteur : 1.20x40
les éléments s'assemblent, ou pour les éléments décoratifs. Elles sont
 Dalles: représentées par des écritures minuscules (alphabet)
notamment utilisées sous forme de vues en coupe pour montrer des
encerclées et reliées tangentement aux deux coins opposés du
détails de construction complexes (par exemple jonction sol-mur,
panneau considéré. Il faut également représenter l’épaisseur de la
ouverture des fenêtres, sommet du toit) qui ne peuvent être montrés
dalle à l’intérieure de deux cercles concentriques (16+4 pour une
sur une vue complète du bâtiment. Les échelles pour les vues de détail
dalle à corps creux de 20 cm).
sont généralement de 1/20, 1/10, 1/5 ou taille réelle (1/1).

Plan de fondation

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 32


On l’obtient réalisant une coupe (imaginaire) juste au-dessus
de la longrine (poutre basse) et on représente la partie inférieure y
compris les fouilles en rigoles et puits, les longrines, les semelles et
poteaux amorces. Il doit être assorti de la cotation générale et d’une
cotisation cumulée d’axes en axes

Les traits
Typiquement, les largeurs des traits pour un dessin à l'encre sont :

 0,7 mm pour un trait renforcé ;


 0,5 mm pour un trait fort ;
 0,3 mm pour un trait fin, l'écriture et les flèches (cotes)…
Pour le dessin au crayon, on utilise :
 Une mine d'une largeur de 0,7 mm (trait renforcé)
 Une mine d'une largeur de 0,5 mm (trait fort) et
 Une mine de 0,3 mm (trait fin).

Largeurs des traits recommandées en fonction du


format
Trait A4-A3-A2 A1-A0
Fort 0,5 0,7
Fin 0,25 0,35
Écriture 0,25 0,35

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 33


ASTUCES
La géologie, une matière très souvent négligée par les étudiants de
troisième année Génie Civil est de par sa définition assez importante
en ceci qu’elle nous permet de connaitre la composition des sols,
milieu d’implantation de la majeure partie des BTP. Valider cette
matière est assez aisé si l’on respecte les conseils suivants.

I. Comment aborder le cours magistral


Le cours magistral de géologie contenu dans le livre remis par le
professeur est transmis sous forme de Questions Réponses. En effet,
les étudiants lisent le cours à l‘avance et formulent des questions sur
GEOLOGIE les différentes préoccupations.
Durant l’évolution du programme des recherches seront
proposées par l’enseignant et, pour une meilleure compréhension des
notions présentes dans le cours de géologie de l’ingénieur, devront
être faites et approfondies par les étudiants.
L’assiduité aux cours, le calme et la participation sont très
importantes, elles vous permettront de vous faire remarquer
positivement par le professeur et au mieux vous apporter des points
bonus.

II. Comment aborder les épreuves


Les épreuves sont structurées autour de multiples parties
indépendantes. Elles peuvent être traitées en désordre mais les
questions de chaque partie doivent être en ordre. Il est donc mieux de
commencer par la partie qu’on maîtrise le mieux et dont on connaît le

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 34


maximum de questions. La présentation est importante et il est
nécessaire de bien annoter si besoin se présente les schémas.
EPREUVES
NB : l’important dans cette matière n’est pas de reporter mot
pour mot les cours lus mais de les comprendre et être capable de Contrôle continu 2018-2019
le faire savoir au professeur.
Sans documents
Beaucoup de courage !!!
1. Définir : Voie lactée, Etoile, Planète, Faille (2.5pt)
2. Donner l’âge de l’univers et celle de la Terre (1pt)
3. Pendant combien de temps le soleil pourra-t-il encore
demeurer tel que nous le connaissons aujourd’hui ? pourquoi ?
(1pt)
4. Citer 04 causes probables d’un séisme. Pour la principale
cause, décrire le mécanisme a l’origine du déclenchement du
séisme (2pt)
5. A l’aide d’une figure, préciser les paramètres nécessaires a la
description de la géométrie d’un séisme (1pt)
6. On souhaite réaliser un ouvrage de génie civil capable de
résister à tout séisme pouvant survenir au moins 1 fois tous
les 100 ans. Estimer l’accélération maximale an du sol 𝑎
prendre en consideration etant donne les lois ci apres
Log N(M) = 5.94 - 1.14M, et 𝑎 = 0.28 exp (0.71M).
𝑎 exp (0.39S)
Nota : le site de l’ouvrage est rocheux et a d= 30 km de
l’épicentre du séisme (1pt)
7. Citer et décrire 04 propriétés d’un minéral (2pt)
8. L’écorce terrestre est constituée de plus de 90% de minéraux
silicatés. Pourquoi ? Citer 2 exemples de minéraux silicates et
2 exemples de minéraux non silicatés (2.5pt)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 35


9. Citer et décrire les trois principales familles de roches que l’on 5. Préciser le nombre de points de sondage minimal pour un projet
retrouve au sein de l’écorce terrestre. Pour chacune des de bâtiment, un projet de construction d’un château d’eau, un
familles, citer 2 exemples de roches (3pt) projet de construction d’une route (1.5pt)
10. Une investigation a permis d’établir la coupe géologique de la 6. Expliquer succinctement la complémentarité des méthodes
figure ci-après. En appliquant les principes de la stratigraphie, géophysiques et des sondages mécaniques dans le cadre de la
décrire dans l’ordre chronologique, les évènements reconnaissance des sols du site d’un projet au choix (route,
géologiques ayant conduit à la structure de la dite coupe (2pt) bâtiment…) (1pt)
Voir cours pour le schéma
PARTIE 2 : Sismique réflexion (4.5pts)
Présentation 2pts La sismique de réflexion permet de déterminer l’épaisseur H et la
nature de la couche de terrain la plus superficielle au moyen de la
propagation des ondes sismiques dans ladite couche. On suppose la
Examen 2018-2019
couche de terrain horizontale et homogène
1. De quelle onde sismique se sert-on dans le cadre de cet
Sans documents essai ? (0.5pt)
2. Citer deux moyens de gérer cette onde dans le cadre de
PARTIE 1 : Culture générale (9pts)
l’essai au niveau de la source S (0.5pt)
1. Donner la fourchette des diamètres des particules de sables et 3. Comment la connaissance de la vitesse de propagation V de
d’argiles (1pt) l’onde dans une couche permet-elle de déterminer la nature
2. a) Que représente la perméabilité d’un sol ? (0.5pt) du matériau constitutif de cette couche ? (0.5
b) citer et définir 2 paramètres du sol qui influencent ladite Nota : Aucune équation n’est demandée
perméabilité (1pt) 4. Un géophone G est placé à une distance x de la source S. En
c) pourquoi les argiles très fines sont-elles imperméables ? (0.5pt) vous servant d’un schéma, préciser les deux paramètres (A et
3. a. décrire (schéma et principe) d’un essai ‘‘in situ’’ de B) qui sont enregistrés au niveau du géophone G (0.5pt)
détermination de la perméabilité d’un sol (1pt) 5. Etablir les expressions des paramètres A et B en fonction de
b. Préciser l’essai qui permet de déterminer la perméabilité en x, H et V. sur un même graphique, matérialiser
grand du sol ? Justifier votre réponse (1pt) approximativement les courbes représentatives de ces
4. Décrire (schéma, principe et ordre de grandeur de la profondeur) paramètres en fonction de x (ie celles de A(x,.) et B (x,.)
les techniques de sondages mécaniques ci-après : le puit manuel, (1.5pt)
la tarière manuelle, le sondage carotté (1.5pt)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 36


Nota : Aucune étude de fonction n’est demandée pour le 3. Déterminer la vitesse des ondes dans une chacune de ces couches
tracé des courbes (1pt)
6. En déduire le protocole général permettant de déterminer la 4. Déterminer l’épaisseur H de la couche la plus superficielle étant
vitesse V et l’épaisseur H de la couche la plus superficielle à donnée la relation ci-dessous (1pt)
partir des mesures (𝑿𝒊 , 𝑨𝒊 , 𝑩𝒊 )𝑖 ∈ 1,2,3, … , 𝑛)
releves pendant l’essai (1pt)
PARTIE 2 : Sismique réfraction (4.5pts) H= ou est un paramètre physique à évaluer
Un tir à la sismique réfraction effectué dans une vallée donne
les résultats suivants ou X est la distance entre la source d’impact et 5. Donner un moyen de savoir si les couches inspectées sont toutes
le géophone et t le temps entre l’impact et la réception horizontales. Justifier votre réponse (0.75pt)
Présentation (2pt)
X(m) t (𝟏𝟎 𝟑 s) X(m) t (𝟏𝟎 𝟑 s)
Contrôle continu 2017-2018
0 0 75 38

15 8 90 42 1) Définir Géologie, Géologie de l’Ingénieur, étoile, système solaire,


pli, roche (au sens géologique)
30 16 105 44
2) Quel serait le devenir de la Terre au bout de 5 milliards d’années
45 24 120 48 compte tenu des évolutions probables du soleil
3) Donner une coupe schématique de la structure interne de la Terre
60 30 135 52
et des principaux éléments chimiques rencontrés dans chaque couche
4) Expliquer le mécanisme à l’origine du mouvement des continents
1. A quelle condition peut-on appliquer la sismique de réfraction de la Terre
dans un sol a N couches (N un entier supérieur ou égal a 2) ? 5) Citer et décrire 03 facteurs dont dépend l’accélération du
justifier votre réponse (1pt) mouvement du sol en un point donné lors d’un séisme
2. De combien de couche est constitué le terrain étudié dans la
présente partie 3 ? justifier. (0.75pt)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 37


6) Préciser 04 principales règles à respecter lors de la conception d’un 6) Citer et préciser trois (03) critères déterminants dans la définition
ouvrage en vue de limiter l’effet négatif d’un séisme sur une d’une campagne de reconnaissance des sols (nombre, distribution
construction spatiale, profondeur, etc)
7) Citer et décrire (principe, paramètre(s) obtenu(s)) trois (03) essais
7) Citer et décrire trois familles de roches rencontrées à la surface de
d’identification des sols ;
la Terre ? Pour chacune d’elle, donner deux exemples de roches
8) Citer et décrire (principe, paramètre(s) obtenu(s)) deux essais
8) Citer et décrire trois mouvements de terrains que l’on peut mécaniques de laboratoire ;
rencontrer à l’échelle de vie des ouvrages de génie civil 9) Citer et décrire (principe, paramètre obtenu(s)) deux essais en
place;
9) Une investigation a permis d’établir la coupe géologique de la 10) En vous aidant d’un schéma, donner en fonction des volumes Va,
figure ci-après. En appliquant les principes de la stratigraphie, décrire Vw, et Vs des masses Mw, Ms et g les expressions du poids
dans l’ordre chronologique les évènements géologiques ayant conduit volumique sec, le poids volumique humide, le poids volumique
à la structure de ladite coupe ? spécifique, la teneur en eau, l’indice des vides et le degré de saturation
11) En supposant que ϒs=26.5KN/m 3, déterminer les paramètres
Examen 2017-2018 ϒh,e, Sr sachant que les essais en laboratoire en laboratoire sur un sol
conduit aux valeurs ϒd=16 KN/m3et w=0.2.

1) Citer et décrire 03 facteurs dont dépend l’accélération du


mouvement du sol en un point donné lors d’un séisme Contrôle continu 2016-2017
2) Citer et décrire trois mouvements de terrains que l’on peut
rencontrer à l’échelle de vie des ouvrages de génie civil en précisant I. Univers et système solaire
le types de sols que chacun est susceptible d’affecter 1. Définir : Univers, Etoile, Galaxie, Planète.
3) Citer et décrire les principales étapes de reconnaissance
2. Citer et décrire les forces régissant les lois de l’univers ?
d’un sol
3. Quel est l’âge de l’Univers ? De la terre ? Comment les
4) Citer, décrire et illustrer 02 essais géophysiques intervenant
détermine-t-on ??
dans la reconnaissance des sols
4. Représenter la structure interne de la terre y compris les
5) Décrire brièvement et illustrer les techniques de sondages
principaux matériaux.
ci-après : puit manuel, sondage à la tarière, sondage carotté ; pour
chacun d’eux, préciser s’il est possible d’obtenir de échantillons
II. Sismologie
remaniés et/ou non remaniés ;
1. Définir : Séisme, Hypocentre, Epicentre, Sismographe.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 38


2. Quelles sont les principales caractéristiques des séismes.
Le cas échéant, citer une échelle utilisée pour chacune. V. Sol et géologie
3. Citer 3 causes à l’origine des séismes. 1. Définir : Roche, Sol, Sol pulvérulent, Sol cohérent.
4. Classer les séismes selon la profondeur (lesquelles sont à 2. Quelle est la famille de minéraux dominant l’écorce
préciser). terrestre ? Citez en un exemple.
5. Citer et décrire les différentes ondes sismiques. 3. Préciser deux autres familles de minéraux de l’écorce
6. Quel est l’intérêt des séismes en géologie ? terrestre et en préciser une propriété à chaque fois.
4. Citer et définir les familles de roches de l’écorce terrestre.
III. Vulcanologie En décrire succinctement le mécanisme de formation.
1. Définir : Volcan. En donner une coupe schématique 5. Du point de vue de la composition, quelle différence y a-
annotée. t-il entre une argile et une marne ?
2. Quelles sont les grandeurs caractéristiques du 6. Citer et décrire 3 types d’hétérogénéités géologiques.
volcanisme ? 7. Citer et décrire 4 essais d’identification des sols.
3. Lister et décrire 4 produits issus du volcanisme.
4. Citer quatre indicateurs permettant de prévoir une éruption
Examen 2016-2017
volcanique.
5. Quel est l’intérêt des volcans en géologie ?
I. Géologie générale et sols
IV. Tectonique des plaques 1. Définir : Univers, Galaxie, Planète, (et au sens des
1. Définir : Tectonique, Plaque, Dérive des continents, mécaniciens) Roche, Sol.
Faille, Pli. 2. Citer et décrire 2 caractéristiques des séismes. Préciser2
2. Citer et définir les types de tectonique. échelles utilisées pour caractériser les séismes, y compris
3. Citer trois exemples de plaques. la caractéristique mesurée.
4. Lister et décrire les limites des plaques tectoniques. En 3. Quel est l’intérêt du volcanisme en géologie.
citer un exemple. 4. Citer et définir les familles de roches de l’écorce terrestre.
5. Quel est l’âge minimal de la Pangée, l’ordre de grandeur Donner deux exemples pour chacune de ces familles.
de la vitesse du mouvement des plaques, la densité 5. Quels problèmes posent les phénomènes de dépôt et les
moyenne des plaques ? phénomènes karstiques du point de vue des sols ?
6. Faire une coupe schématique annotée d’une faille, d’un
pli. II. Reconnaissance des sols, essais de laboratoire et en place

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 39


1. Selon les phrases d’un projet de génie civil au choix
(bâtiment, route, etc.) décrire les objectifs de la
reconnaissance des sols.
2. Dans la phase d’étude préliminaire, présenter l’intérêt de
l’exploitation de 2 types de cartes lors de la reconnaissance
des sols.
3. Citer et décrire 2 méthodes de reconnaissance des sols.
4. Qu’est-ce qu’un sondage ? Quels en sont les buts ? Citer
et décrire trois types de sondage.
5. Dans le cas particulier des carottages, citer et décrire
brièvement 2 techniques utilisées.
6. Citer un type de sondage permettant d’obtenir un
échantillon de sol remanié, et un autre permettant d’avoir
un échantillon non remanié.
7. Dans les cadres d’un projet de Génie Civil, quels sont les
éléments à considérer pour fixer la densité et la profondeur
des sondages ?
8. Citer et décrire (objectif et mode opératoire) de : 2 essais
de résistance et 2 essais en place.
9. Selon vous, quels sont les avantages et inconvénients des
essais de laboratoire et des essais in situ.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 40


ASTUCES
Que l’on soit débutant ou programmeur chevronné, la maitrise
d’un nouveau langage de programmation passe obligatoirement par la
pratique. A cet effet l’ingénieur de Génie Civil dans l’optique de
faciliter la résolution des problèmes, qui lui sont présentés se doit de
mettre sur pieds des programmes via un langage précis. C’est ce qui
justifie d’ailleurs le cours intitulé Informatique et Programmation
dispensé jusqu’en 2018 par l’ingénieur MBOUH Aimé qui a pour but
de permettre à l’apprenant de se familiariser au langage Java. A cet
effet des séances de Travaux Pratiques seront organisées chaque

INFORMATIQUE semaine afin d’évaluer l’état d’avancement des étudiants. La


validation cette UE est assez du moins pour celui qui prend l’habitude
de programmer.

Astuces de validation

 Bien suivre les vidéos de cours données par l’enseignant.


 Utiliser les documents ci-dessous pour préparer les travaux
pratiques: Le site du zéro, Claude Delannoy.
Traiter les anciens sujets d’examen contenu dans « le
déclencheur »afin de cerner le système d’évaluation de l’enseignant

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 41


RESUME DE COURS  Les variables de type caractère
Le type char : Il contient un caractère stocké entre de simples quotes.

Chapitre 1 : LES VARIABLES ET LES OPERATEURS  Les variables de type booléen


Le type boolean : Il contient deux types de valeurs à savoir
true(vrai) et false(faux).
Comme dans tous les langages de programmation les variables
constituent des incontournables pour pouvoir stocker des informations de
 Les variables de type chaines de caractères
toute sorte(chiffres, résultats de calcul, des tableaux, des renseignements
Le type String : Il contient des variables de type chaines de
fournis par l’utilisateur..).Ces dernières sont le plus souvent liées aux
caractères.
opérateurs qui ont pour objectif majeur de faciliter la manipulation des
variables en vue de fournir des résultats à l’utilisateur. II. Les opérateurs
I. Les types de variables  Les opérateurs arithmétiques
Il s’agit des opérateurs communément utilisés en mathématiques.
En Java on distingue 2 types de variables : Les variables de type simple
o L’opérateur d’addition (+) : permet d'ajouter deux variables
ou primitif et les variables de type complexe ou encore des objets (Voir
numériques (mais aussi de concaténer des chaînes de caractères !).
orienté objet).
o L’opérateur de soustraction (-) : permet de soustraire deux
 Les variables de type numérique
variables numériques.
Parmi lesquels nous avons principalement :
o L’opérateur de multiplication (*) : permet de multiplier deux
o Le type byte (1octet) : Il capable de stocker les entiers entre -128
variables numériques.
et 127.
o L’opérateur de division (/) : Permet de diviser deux variables
o Le type short (2 octets) : Il contient les entiers entre -32768 et
numériques.
32767.
o L’opérateur de modulation (%) : permet de renvoyer le reste de
o Le type int (4 octets) : Il contient les entiers entre -2*109 et 2*109.
la division de deux variables de type numériques, cet opérateur
o Le type long (8 octets) : Il contient les entiers entre -9*1018 et
s’appelle le modulo.
9*1018.
 Les opérateurs relationnels
o Le type float (4 octets) : Il correspond aux nombres avec virgule
Comme tout langage, Java permet de comparer des expressions à l’aide
flottante.
d’opérateurs classiques de comparaison. Voici la liste des opérateurs
o Le type double (8 octets) : Il est identique au type float à la seule
relationnels existant en Java. Remarquez bien la notation (==) de l’opérateur
difference qu’il contient un nombre plus grand de variables..
d’égalité, le signe = étant réservé aux affectations.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 42


Lorsqu’on veut saisir des valeurs ou chaines au clavier, afin de permettre
à la machine de les afficher il est utile d’utiliser une méthode dont la syntaxe
est la suivante :
« System.out.print(‘‘chaines ou valeur à afficher’’,variable dans
laquelle sera stocker les données à afficher) ; »
Par ailleurs il est possible d’utiliser également la
syntaxe : « System.out.println(‘‘ ’’) ; » dans le cas où on ne veut afficher
le texte en passant à la ligne.

L’explication de cette méthode est la suivante :


 Les opérateurs logiques
Java dispose d’opérateurs logiques dont voici la liste, classée par priorités  System : ceci correspond à l'appel d'une classe qui s'appelle "System".
décroissantes (il n’existe pas deux opérateurs ayant la même priorité).
C'est une classe utilitaire qui permet surtout d'utiliser l'entrée et la
sortie standard.
 out : objet de la classe System qui gère la sortie standard.
 print : méthode qui écrit dans la console la chaîne passée en
paramètre.

Sans toutefois oublier le fait que toute instruction en Java se termine par
un point-virgule.

II. Lecture

Chapitre 2 : LECTURE ET ECRITURE Une fois un texte saisi au clavier il est important que ce dernier puisse
être lu par la machine d’où l’importance de la notion de lecture en Java. De
Comme dans tous les langages de programmation lecture et écriture sont ce fait pour que Java puisse ce que l’on tape au clavier il est important
des atouts essentiels pour pouvoir saisir des valeurs au clavier et par la suit d’utiliser un objet de type Scanner ; toutefois dans la méthode
les lire afin de permettre au programme de résoudre le problème présenté System.out.println (print) on a plutôt la méthode println (print) sur la sortie
par l’utilisateur. standard tandis pour la lecture nous allons utiliser l’entrée standard. Par
ailleurs il faut importer la classe Scanner dans le package java.util.
I. Ecriture
La syntaxe d’importation de la classe Scanner dans le package
java.util est la suivante : « import java.util. Scanner ; »

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 43


La syntaxe d’appel de la classe Scanner est la suivante : A priori, dans un programme, les instructions sont exécutées
« Scanner nom de la classe= new Scanner(System.in) ; » séquentiellement, c’est-à-dire dans l’ordre où elles apparaissent. Or la
La syntaxe de récupération de ce qui a été saisi au clavier est la puissance et le comportement intelligent d’un programme proviennent
suivante : essentiellement de la possibilité de s’affranchir de cet ordre pour effectuer
« Type de la variable Nom de la variable= nom de la classe.nextType des choix et des boucles (répétitions). Tous les langages disposent
de la classe() ; » d’instructions, nommées instructions de contrôle, permettant de les réaliser.

Exemple I. L’instruction « if »
Scanner sc=new Scanner(System.in) ;
Le mot « else » et l’instruction qu’il introduit étant facultatifs,
l’instruction « if »présente deux formes :
System.out.println(‘’Veuillez entrer un nombre ‘’) ; if (condition)
int n= sc. nextInt () ; instruction_1
[ else
Remarques
instruction_2 ].
La démarche appliquée dans l’exemple précédent s’appliquent aux types
Cependant il peut arriver que l’on ait affaire aux conditions multiples
float, double, int, où on aura respectivement faisant appel à des sinon ; dans ce cas en langage Java pour dire sinon on
(« nextInt() », « nextFloat() », « nextDouble() » ). utilise la syntaxe :
Toutefois pour les types String et char on note un petit changement :

 Pour le type String on aura plutôt « nextLine » au lieu de else if(condition)


« nextString ». instruction
 Pour le type char on aura « charAt(0) » au lieu de « nextChar ». Exemple
int i = 0;
Exemple : if ( i < 0)
Scanner sc=new Scanner(System.in) ; System. out. println( "Ce nombre est négatif ! ") ;
else if( i > 0)
System.out.println(‘’Veuillez entrer un texte ‘’) ; System. out. println( "Ce nombre est positif ! ! ") ;
else
String str= sc.nextLine() ; System. out. println( "Ce nombre est nul ! ! ")

Chapitre 3 : LES INSTRUCTIONS DE CONTROLE II. L’instruction switch

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 44


La syntaxe de l’instruction switch est la suivante : case 6: System. out. println( "Ce nombre est tout de même
switch (expression)
{case constante_1 : [ suite instructions_1 ] grand") ;
case constante_2 : [ suite instructions_2 ]
break;
…………
case constante : [ suite instructions_n ] case 7: System. out. println( "Ce nombre est grand") ;
[ default : suite instructions ]
} break;
Exemple
default: System. out. println( "Ce nombre est très grand,
int nbre = 5;
puisqu' il est compris entre 8 et 10") ;
switch ( nbre)
{ }
case 1: System. out. println( "Ce nombre est tout petit") ;
break; III. L’instruction do while
case 2: System. out. println( "Ce nombre est tout petit") ;
La syntaxe de l’instruction « do while » est la suivante :
break;
do instruction
case 3: System. out. println( "Ce nombre est un peu plus while (condition) ;

grand") ;
Remarques
break;
 Notez bien d’une part la présence de parenthèses autour de
case 4: System. out. println( "Ce nombre est un peu plus l’expression qui régit la poursuite de la boucle, d’autre part la présence
d’un point-virgule à la fin de cette instruction.
grand") ;
 Lorsque l’instruction à répéter se limite à une seule instruction simple,
break; n’omettez pas le point-virgule qui la termine.
 L’instruction à répéter peut être vide (mais quand même terminée par
case 5: System. out. println( "Ce nombre est la moyenne") ; un point-virgule).
break;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 45


 La construction : do { } while (true) ; représente une boucle infinie { System.out.print ("bonjour ") ;
syntaxiquement correcte, mais ne présentant aucun intérêt en
pratique. System.out.println (i + " fois") ;

IV. L’instruction while }

La syntaxe de l’instruction do while est la suivante :


while (condition) i=1 ;
instruction ;
Remarques for ( ; i<=5 ; i++) // ne pas oublier le premier point-virgule

 Là encore, notez bien la présence de parenthèses pour délimiter la { System.out.print ("bonjour ") ;
condition de poursuite. En revanche, la syntaxe n’impose aucun point-
virgule de fin (il s’en trouvera naturellement un à la fin de l’instruction System.out.println (i + " fois") ;
qui suit si celle-ci est simple). }
 La condition de poursuite est évaluée avant le premier tour de boucle.
Il est donc nécessaire que sa valeur soit définie à ce moment-là. Si tel
n’est pas le cas, le compilateur vous le signalera.

V. L’instruction for i=1 ;

La syntaxe de l’instruction for est la suivante : for (; i<=5 ; )

{ System.out.print ("bonjour ") ;


for ( [initialisation] ; [condition] ; [incrementationss])
instruction ; System.out.println (i + " fois") ;

i++ ;
Remarques
}
 Chacune des trois parties de l’instruction est facultative. Ainsi, les
trois ensembles d’instructions suivants sont équivalents :  La partie initialisation vous demande de choisir entre déclaration et
for (i=1 ; i<=5 ; i++) liste d’expressions.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 46


 On peut écrire une boucle dont le corps est vide. while

VI. L’instruction break ordinaire { .....

Nous avons déjà vu le rôle de break au sein du bloc régi par une for (.....)
instruction switch. Java vous autorise également à employer cette
instruction dans une boucle (while, do... while ou for). Dans ce cas, elle sert { .....
à interrompre le déroulement de la boucle, en passant à l’instruction suivant break ; // ce break nous branche
la boucle. Bien entendu, cette instruction n’a d’intérêt que si son exécution
est conditionnée par un choix ; dans le cas contraire, en effet, elle serait .....
exécutée dès le premier tour de boucle, ce qui rendrait la boucle inutile.
Voici un exemple illustrant le fonctionnement de break : }

..... // <-- ici


public class Break
{ public static void main (String args[]) }
{ int i ;
for (i=1; i<=10; i++)
{System.out.println ("debut tour” + i) ;
System.out.println ("bonjour") ;
if (i==3) break; Chapitre 4 : LES TABLEAUX
System.out.println ("fin tour " + i) ;
} En programmation, on parle de tableau pour désigner un ensemble
System.out.println ("apres la boucle") ; d’éléments de même type désignés par un nom unique, chaque élément étant
} repéré par un indice précisant sa position au sein de l’ensemble. Comme tous
} les langages, Java permet de manipuler des tableaux mais nous verrons qu’il
fait preuve d’originalité sur ce point. En particulier, les tableaux sont
VII. L’instruction break étiquette considérés comme des objets et les tableaux à plusieurs indices s’obtiennent
par composition de tableaux.
L’instruction break ordinaire a l’inconvénient de ne sortir que du niveau
(boucle ou switch) le plus interne. Dans certains cas, cela s’avère insuffisant. I. Tableau unidirectionnel
Par exemple, on peut souhaiter sortir de deux boucles imbriquées. Un tel
schéma ne convient pas alors :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 47


D’une manière générale la syntaxe de création d’un tableau est la En effet un tableau multidirectionnel est un tableau ayant comme
suivante : contenu au moins 2 tableaux.
La syntaxe de déclaration d’un tableau multidirectionnel est la suivante :
<type du tableau> <nom du tableau> [] = { <contenu du tableau>} ; « type tableau » « nom tableau »[][]={elements lignes ;elements
colonnes} ;
Cependant si le nombre d’éléments du tableau n’est pas connu on
utilisera la syntaxe ci-dessous : Cependant si les éléments du tableau ne sont pas connu à l’avance alors
on utilisera la syntaxe ci-dessous :
<type du tableau> <nom du tableau> []=new <type du tableau> « type tableau » « nom tableau »[][]=new « type tableau »[nombre de
[nombre de lignes][nombre de colonnes] ; lignes][nombre de colonnes] ;

Exemple : Exemple
int premiersNombres[ ] [ ] = { { 0, 2, 4, 6, 8} , { 1, 3, 5, 7, 9} } ;
 int tableauEntier [ ] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}.
int tab[][]=new int[1][3] ;
 double tableauDouble [ ] = {0.0. 0, 1. 0, 2. 0, 3. 0, 4. 0, 5. 0, 6. 0, 7.
Pour avoir accès à un élément du tableau il faudra préciser l’indice de
0, 8. 0, 9. 0}.
ligne et de colonne dans lequel se trouve l’élément cherché ;ainsi on utilisera
 char tableauCaractere [ ] = { ' a' , ' b' , ' c' , ' d' , ' e' , ' f' , ' g' }.
la syntaxe ci-dessous :
 String tableauChaine [ ] = {“chaine1", "chaine2", "chaine3", « Nom du tableau[i][j] ; »avec i représentant l’indice de ligne et j
"chaine4"}. représentant l’indice de colonnes.
 double tad=new double[2][2] ;
Pour avoir accès à un élément situé à l’indice i du tableau on utilise
l’instruction :
III. Tableaux dynamiques
« Nom du tableau[i] ; »
Une variable correspondant à un tableau dynamique se déclare de la
Exemple façon suivante : ArrayList<type>identificateur ;
Où identificateur est le nom du tableau et type correspond au type des
int tab []={0,1,2} ; éléments du tableau. Le type des éléments doit nécessairement correspondre
à un type évolué.
int n=tab[1] ;
Exemple
II. Tableaux multidirectionnels ArrayList<String> tableau ;
Il existe quelques fonctions disponibles pour un tableau dynamique
nommé tableau, de type ArrayList<type> :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 48


 tableau.size () : renvoie la taille de tableau (un entier). Comme toute déclaration d’une variable objet, l’instruction : String ch
 tableau.get(i) : renvoie l’élément à l’indice i dans le tableau (i est un ; déclare que ch est destinée à contenir une référence à un objet de type
entier compris entre 0 et tableau.size ()-1). String. Par ailleurs, la notation : "bonjour" désigne en fait un objet de type
 tableau.set (i, valeur) : affecte valeur à la case i du tableau(cette String (ou, pour être plus précis, sa référence), créé automatiquement par le
case doit avoir été créée au préalable). compilateur. Un objet de type String n’est pas modifiable. Il n’existera donc
 tableau.isEmpty : détermine si tableau est vide ou non. aucune méthode permettant d’en modifier la valeur. Mais il ne faut pas
 tableau.clear () : supprime tous les éléments de tableau(et le perdre de vue qu’on manipule en fait des références à des objets et que
transforme donc en un tableau vide). celles-ci peuvent voir leur valeur évoluer au fil du programme.
 tableau.remove(i) : supprime l’élément d’indice i. Parmi les propriétés de la classe String nous avons :
 La longueur d’une chaine de caractère : length
 tableau.add (valeur) : ajoute le nouvel élément à la fin de tableau.
La méthode length permet d’obtenir la longueur d’une chaîne, c’est-à-
Pas de retour.
dire le nombre de caractères qu’elle contient (pour être plus précis, il faudrait
En Java à chaque typ de base correspond un type évolué prédéfini :
parler de la longueur de l’objet String dont on lui fournit la référence).
 Integer est le type évolué correspondant à int.
Exemple :
 Double est le type évolué correspondant à double.
String ch = "bonjour" ;
La conversion du type de base au type évolué se fait automatiquement.
int n = ch.length () ; // n contient 7
ch = "hello" ; n = ch.length () ; // n contient 5
ch = "" ; n = ch.length () ; // n contient 0.
Chapitre 5 : LES CHAINES DE CARACTERES
 Accès aux caractères d’une chaine : charAt
Java dispose d’une classe standard nommée String, permettant de La méthode charAt de la classe String permet d’accéder à un caractère de
manipuler des chaînes de caractères, c’est-à-dire des suites de caractères. rang donné d’une chaîne (le premier caractère porte le rang 0).
Les constantes chaînes telles que "bonjour" ne sont en fait que des objets de Exemple :
type String construits automatiquement par le compilateur. Nous allons Considérons la chaine de caractère ci-dessous :
étudier les fonctionnalités de cette classe String, qui correspondent à ce que String ch = "bonjour" ;
l’on attend pour des chaînes : longueur, accès aux caractères d’une chaîne ch.charAt(0) correspond au caractère ’b’ tandis que ch.charAt(2)
par leur position, concaténation, recherche d’occurrences de caractères ou correspond au caractère ’n’.
de sous-chaînes, conversions entre types primitifs et type String.
 Concaténation de chaines : +
I. Les fonctionnalités de base de la classe String
L’opérateur + est défini lorsque ses deux opérandes sont des chaînes. Il
fournit en résultat une nouvelle chaîne formée de la concaténation des deux

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 49


autres, c’est-à-dire contenant successivement les caractères de son premier
opérande, suivis de ceux de son second.
Exemple :
String ch1 = "Le langage " ;
String ch2 = "Java" ;
String ch = ch1 + ch2 ;
Elles correspondent à ce schéma :
Il existe également une méthode lastIndexOf, surdéfinie pour effectuer
II. Recherche dans une chaine de caractère : indexOf les mêmes recherches que indexOf, mais en examinant la chaîne depuis sa
fin.
La méthode indexOf surdéfinie dans la classe String permet de
rechercher, à partir du début d’une chaîne ou d’une position donnée : III. Comparaison de chaines

 La première occurrence d’un caractère donné,  Les opérateurs == et ! =


 La première occurrence d’une autre chaîne. Ils s’appliquent tout naturellement aux chaînes puisque celles-ci sont des
objets. Mais il ne faut pas perdre de vue qu’ils comparent les références
Dans tous les cas, elle fournit : la position du caractère (ou du début de
fournies comme opérandes (et non les objets référencés). Deux chaînes de
la chaîne recherchée) si une correspondance a effectivement été trouvée, ou
valeurs différentes ont toujours des références différentes. En revanche,
alors la valeur -1 sinon.
deux chaînes de même valeur ne correspondent pas nécessairement à un seul
et même objet.

 La méthode equals
Fort heureusement, la classe String dispose d’une méthode equals qui
compare le contenu de deux chaînes.
La méthode equalsIgnoreCase effectue la même comparaison, mais
sans distinguer les majuscules des minuscules.
Exemple
String ch1 = "hello" ;
String ch2 = "bonjour" ;
.....
ch1.equals(ch2) // cette expression est fausse

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 50


ch1.equals("hello") // cette expression est vraie. La méthode replace crée une chaîne en remplaçant toutes les occurrences
d’un caractère donné par un autre.
String ch1 = "HeLlo" ; Exemple :
String ch2 = "hello" ; String ch = "bonjour" ;
ch1.equalsIgnoreCase(ch2) // cette expression est vraie String ch1 = ch.replace(’o’, ’a’) ; // ch n’est pas modifiée
ch1.equalsIgnoreCase("hello") // cette expression est vraie // ch1 contient "banjaur"

 La méthode compareTo  Extraction de sous-chaines : substring


La méthode substring permet de créer une nouvelle chaîne en extrayant
On peut effectuer des comparaisons lexicographiques de chaînes pour
de la chaîne courante :
savoir laquelle de deux chaînes apparaît avant une autre, en se fondant sur
l’ordre des caractères. Toutefois, comme on peut s’y attendre, l’ordre des  soit tous les caractères depuis une position donnée.
caractères est celui induit par la valeur de leur code (il correspond à celui  soit tous les caractères compris entre deux positions données (la
qui est utilisé lorsqu’on applique l’un des opérateurs de comparaison à des première incluse, la seconde exclue) .
caractères). En particulier, les majuscules sont séparées des minuscules et Exemple
les caractères accentués apparaissent complètement séparés des autres. String ch = "anticonstitutionnellement" ;
La méthode compareTo s’utilise ainsi : String ch1 = ch.substring (5) ; // ch n’est pas modifiée
chaîne1.compareTo(chaîne2). // ch1 contient "onstitutionnellement"
Elle fournit :
• un entier négatif si chaîne1 arrive avant chaîne2,
String ch = "anticonstitutionnellement" ;
• un entier nul si chaîne1 et chaîne2 sont égales (on a alors
chaîne1.equals(chaîne2)), String ch1 = ch.substring (4, 16) ; // ch n’est pas modifiée
• un entier positif si chaîne1 arrive après chaîne2.
Voici quelques exemples : // ch1 contient "constitution"

V. Passage en majuscules ou minuscules : toLowerCase ou


IV. Modification de chaines de caractères toUpperCase

Les objets de type String ne sont pas modifiables. Mais, la classe String La méthode toLowerCase crée une nouvelle chaîne en remplaçant toutes
dispose de quelques méthodes qui, à l’instar de l’opérateur +, créent une les majuscules par leur équivalent en minuscules (lorsque celui-ci existe. La
nouvelle chaîne obtenue par transformation de la chaîne courante. méthode toUpperCase crée une nouvelle chaîne en remplaçant toutes les
 Remplacement de caractères : replace minuscules par leur équivalent en majuscules.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 51


Exemple :
String ch = "LanGaGE_3" ;
String ch1 = ch.toLowerCase() ; // ch est inchangée
// ch1 contient "langage_3"
.....
String ch2 = ch.toUpperCase() ; // ch n’est pas modifiée
// ch2 contient "LANGAGE_3"

VI. Suppression des séparateurs de début et fin : trim

La méthode trim crée une nouvelle chaîne en supprimant les éventuels


séparateurs de début et de fin (espace, tabulations, fin de ligne) .
Exemple
String ch = " \n\tdes separateurs avant, pendant\t\n et apres \n\t " ; 1. A partir de ce diagramme, répondre aux questions suivantes
String ch1 = ch.trim() ; // ch n’est pas modifiée, ch1 contient la chaîne : en justifiant à chaque fois vos réponses :
"des separateurs avant, pendant\t\n et apres" a) Est –il possible d’avoir des clients homonymes ?
b) Un client peut-il réserver plusieurs chambres en un
moment donné ?
c) Est-il possible de réserver une chambre sur plusieurs
jours ?
EPREUVES d) Est-il possible de savoir si une chambre est libre à une
date donnée ?
e) Est-il possible de réserver plusieurs fois une chambre à
Examen 2018-2019
une date donnée ?
f) Comment peut-on empêcher qu’une chambre soit
Exercice 1 : réservée plusieurs fois à la même date ?
On souhaite gérer des réservations dans une compagnie d’hôtels. A 2. Proposer un modèle logique correspondant au diagramme.
cette fin, on considère le diagramme entité-association suivant (les
attributs soulignés sont les identifiants ou clés des identités) : Exercice 2 :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 52


Une compagnie d’assurance désir implémenter une base de données
pour la gestion de ses activités. Ces dernières sont organisées comme 1) Donner les entités ainsi que leur attributs (clé et non clé)
suit : dans cette base de données
 La compagnie comporte un certains nombres d’agences 2) Lister 05 règles de gestion pour cette base de données.
décrites par un nom unique et une adresse. 3) Donner le modèle conceptuel de données, c’est-à-dire le
 Les membres du personnel sont caractérisés par un code schéma entités-associations.
unique, un nom, un prénom et une fonction (Directeur, 4) Déduire le modèle logique de données correspondant au
Responsable clientèle, Secrétaire, Avocat,). Chaque membre modèle conceptuel de la question 3.
est associé à une seule agence.
 Les services fournis sont les contrats d’assurances. Chaque Contrôle continu 2016-2017
contrat est identifié par un numéro unique au sein de la
compagnie. A chaque contrat est associe un souscripteur,
Exercice 1 : QCM (Choisir une seule proposition) 6pts
une agence (endroit de souscription), le montant et la
période d’application (date de date de fin). A la fin du 1. Pour traduire un programme java en programme en bytecode, on a besoin
contrat ce dernier peut être renouvelé. Dans ce cas le de :
numéro est inchangé, les dates et éventuellement d’autres
a. D’une machine virtuelle
informations sont modifiées (toute fois l’agence garde
b. D’un compilateur
l’historique de tous les contrats). c. D’un traducteur
 Les contrats sont de deux types : assurances « automobile »
2. Lequel de ces noms de variable est invalide (incorrect)
et assurance « incendie ». Pour l’assurance automobile, on
introduit dans le contrat les informations sur le véhicule a. un_carre
assuré (immatriculation, marque, modèle, année de b. 2carre
c.carre$
construction). Pour l’assurance incendie, on conserve les
informations sur le bien assuré, la valeur, une description du 3. On déclare une constante avec le mot reservé :
bien et l’adresse de celui-ci.
a. define
 Les informations concernant les clients (nom, prénom, b.const
identifiant, adresse) sont conservées dans la base de c.final
données lors de la première souscription.
4.Lequel n’est pas une expression java ?

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 53


a. 3*(y-2)+1%1 a. A
b. 27+2/3<=3-1 b. B
c. (2==x-7*3)+1 c. C

5. Que va afficher le code suivant : Exercice 2: Questions ouvertes (14pts)


public static void main(String[] args) 1. Compléter le programme suivant de telle manière à convertir la
{ température stockée dans la variable fahrenheit, exprimée en degrés
Fahrenheit,en température exprimée en degrés Celsius. La formule de
int x=0 ; conversion est :
tF = (tC-32)*5/9
x=x++2 ;

System.out.println(x) ; public static void main (String[] args)


} {double Fahrenheit=65.5; //65,5 degrés Fahrenheit
a. 1 //Conversion en degrés Celsius
b. 2
c. 3 double celsius ;
6. Que va afficher le programme suivant ?
/* A compléter */
int x=5 ;
System.out.println (fahrenheit) ;
double y=3.5 ;
System.out.println (celsius) ;
if(x>5&&y>x x+3<y+1)
}
System.out.println (‘‘A’’) ;
2. Ecrire un programme java qui affiche à l’écran si un entier stocké dans
else if(x<y+1&& x+y<=12) une variable n est pair ou non. L’entier n est lu au clavier

System.out.println (“B’’); 3. Voici un algorithme qui permet de trouver le PGCD (Plus Grand
Commun Diviseur) de deux entiers positifs. La notation min (a,b) signifie
else que l’on prend la plus petite valeur entre a et b. Implémentez l’algorithme
en java(y compris la méthode min)
System.out.println(“C’’);
Algorithme pgcd

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 54


5. tab=new ArrayList<Integer>() ;
Variable :
6. char c ;
Entier : a, b, p ;
7. int n;
Début
8. String s;
Ecrire (‘‘entrer un entier’’) ;
Lire (a, b) ; 9. c=lireCaractere();
p min (a, b) ;
10. while(c!=’q’){

Tant que (p n’est pas diviseur de a et de b) faire 11. n=lireEntier();

p p-1 ; 12. s=sc.nextLine();

Fin Tant que 13. action(c, n);


Ecrire (‘‘le pgcd est :’’,p) ; 14. c=lireCaractere ();
Fin
15. }

Examen 2016-2017 16. afficher ();

17. }
Exercice 1 : (13 pts) Soit le programme java qui définit une classe
représentant une liste d’entiers triés par ordre croissant : 18. // à completer

1. public class liste_triée { 19. }

2. static ArrayList<Integer>tab ;
Quelques jeux de test de ce programme ont donné les résultats suivants:
3. static Scanner sc=new Scanner(System.in) ;

4. public static void main(String args []){

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 55


4. Ecrire la méthode lireEntier () qui demande d’entrer un entier, lit sa
Test 1 Test 2 Test 3 valeur depuis le clavier et retourne cette valeur.
entrer un entrer un entrer un 5. Ecrire la méthode lireCaractere () qui demande un caractère, lit sa valeur
caractère : a caractère : a caractère : a depuis le clavier et retourne cette valeur.(Rq :La fonction nextChar()
entrer un entier entrer un entier entrer un entier
n’existe pas).
: 12 :3 : 45
entrer un entrer un entrer un 6. Ecrire la méthode afficher () qui affiche à l’écran la liste triée d’entiers
caractère : a caractère : a caractère : s tab
entrer un entier entrer un entier entrer un entier 7. Ecrire la méthode ajouter (int n) qui insère un entier n dans la liste triée
: 18 :3 :6 tab en respectant l’ordre croissant.(Indication :suivre le principe du tri par
entrer un entrer un entrer un insertion)
caractère : a caractère : a caractère : a 8. Ecrire la méthode supprimer (int n) qui retire un entier n de la liste triée
entrer un entier entrer un entier entrer un entier
: 15 :4 :6 tab, si un tel entier est dans la liste. Si l’entier figure plusieurs fois, une seule
entrer un entrer un entrer un occurrence est retirée.
caractère : q caractère : a caractère : a 9. Ecrire la méthode action(char c, int n) qui appelle la méthode
la liste est : 12 15 entrer un entier entrer un entier ajouter()(respectivement supprimer() )si le caractère c est égale à ‘a’(resp
18 :9 : 20 ‘s’)
entrer un entrer un
caractère : s caractère : q
Exercice 2(7pts) Implémentez en java les algorithmes suivants :
entrer un entier la liste est : 6 20
:3 45 1. Algorithme PGCD qui permet de trouver le pgcd (plus grand
entrer un
caractère : q commun diviseur) de deux entiers positifs.
la liste est : 3 4
9
Algorithme PGCD
1. Proposer deux(2) autres jeux de test (différents de ceux de l’énoncé),en Variable :
déduire l’objectif du programme précédent(5 lignes maxi) Entier : a,b, p ;
2. Pour que ce programme compile, il faudra importer certaines classes. Entier : Fonction min (entier a,b)
Lesquelles ? //le minimum de a et b
3. L’instruction de la ligne n°12 (s=sc.nextLine() ;) est-elle nécessaire ? Début
Justifier. Si (a<=b) alors
Renvoyer a ;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 56


Sinon finpour
Renvoyer b ; Ecrire (’’la somme de ’’,’’termes est ’’, som)
Fsi Fin
Fin
Début
Ecrire (‘‘entrer 2 entiers’’)
Contrôle Continu 2015-2016
Lire (a,b)
p min (a,b) Exercice 1 :(10pts) Donner ce qu’afficheront les codes suivants
Tant que(p n’est pas diviseur de a et de b) faire
p p-1
Fin tantque
Ecrire(‘‘le pgcd est’’ ,p)
Fin

2- Algorithme SOMME qui permet de calculer la somme des n


premiers termes de la ‘‘série harmonique’’, c’est-à-dire la somme
suivante :
1+1/2+1/3+1/4+1/5+……….1/n

Algorithme : SOMME
Variable :
Entier : n, i ;
Réel : som ;
Début
Repéter
Ecrire (‘‘entrer le nombre de termes’’) ;
Lire(n) ;
Jusqu’à (n>1) ;
som 0;
pour (i 1(1) n) faire
som som+1/i ;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 57


1.
class A
{
public int n ; // ici, exceptionnellement, pas d'encapsulation
public int p=10 ; 2.
class A
public A (int nn) { public void affiche() { System.out.print ("Je suis un A ") ; }
{ System.out.println ("Entree Constr A - n=" + n + " p=" + p) ; }
n = nn ; class B extends A {}
System.out.println ("Sortie Constr A - n=" + n + " p=" + p) ; class C extends A
} { public void affiche() { System.out.print ("Je suis un C ") ; }
} }
class D extends C
class B extends A { public void affiche() { System.out.print ("Je suis un D ") ; }
{ }
public int q=25 ; class E extends B {}
public B (int n, int pp) class F extends C {}
{ super (n) ; public class Poly
System.out.println ("Entree Constr B - n=" + n + " p=" + p + " { public static void main (String arg[])
q=" + q) ; { A a = new A() ; a.affiche() ; System.out.println() ;
p = pp ; B b = new B() ; b.affiche() ;
q = 2*n ; a = b ; a.affiche() ; System.out.println() ;
System.out.println ("Sortie Constr B - n=" + n + " p=" + p + " C c = new C() ; c.affiche() ;
q=" + q) ; a = c ; a.affiche() ; System.out.println() ;
} D d = new D() ; d.affiche() ;
} a = d ; a.affiche() ;
public class Test2 c = d ; c.affiche() ; System.out.println() ;
{ public static void main (String args[]) E e = new E() ; e.affiche() ;
{ A a = new A(5) ; a = e ; a.affiche() ;
B b = new B(5, 3) ; b = e ; b.affiche() ; System.out.println() ;
} F f = new F() ; f.affiche() ;
} a = f ; a.affiche() ;
c = f ; c.affiche() ;
}
}
}

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 58


3.

class Except extends Exception


Exercice 2
{ public Except (int n) { this.n = n ; }
public int n ;
La classe Robot modélise l'état et le comportement de robots virtuels.
}
public class Test4 Chaque robot correspond à un objet qui est une instance de cette classe.
{public static void main (String args[]) Chaque robot :
{ int n ;
System.out.print ("donnez un entier : ") ; n = Clavier.lireInt()  a un nom (attribut nom : chaîne de caractères)
;  a une position : donnée par les attributs entiers x et y, sachant que x
try augmente en allant vers l'Est et augmente en allant vers le Nord,
{ System.out.println ("debut premier bloc try") ;  a une direction : donnée par l'attribut direction qui prend une des
if (n!=0) throw new Except (n) ; valeurs "Nord", "Est", "Sud" ou "Ouest"
System.out.println ("fin premier bloc try") ;
 peut avancer d'un pas en avant : avec la méthode sans paramètre
}
catch (Except e) avance()
{ System.out.println ("catch 1 - n = " + e.n) ;  peut afficher son état en détail (avec de simples System.out.println()
} )
System.out.println ("suite du programme") ;
try Le nom, la position et la direction d'un robot lui sont donnés au moment
{ System.out.println ("debut second bloc try") ; de sa création. Le nom est obligatoire mais on peut ne pas spécifier la
if (n!=1) throw new Except (n) ; position et la direction, qui sont définis par défaut à (0,0) et "Est".
System.out.println ("fin second bloc try") ; 1. Écrire les instructions Java qui permettent de définir la classe Robot, en
}
respectant le principe de l'encapsulation des données.
catch (Except e)
{ System.out.println ("catch 2 - n = " + e.n) ; System.exit(-1) ; 2. On veut améliorer ces robots en en créant une Nouvelle Génération, les
} RobotNG qui ne remplacent pas les anciens robots mais peuvent cohabiter
System.out.println ("fin programme") ; avec eux.
} Les RobotNG savent faire la même chose mais aussi : avancer de
} plusieurs pas en une seule fois grâce à une méthode avance() qui prend en
On supposera qu’on fournira en entrée : paramètre le nombre de pas
 La valeur 0
Écrire cette nouvelle classe en spécialisant celle de la première question,
 La valeur 1
 La valeur 2 sans modifier celle-ci :
a. Dans un 1er temps, les nouvelles méthodes appellent les anciennes
méthodes pour implémenter le nouveau comportement : avancer de n pas se
fait en avançant de 1 pas n fois

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 59


b. Donner une 2e solution plus efficace qui change directement l'état de
l'objet sans faire appel aux anciennes méthodes (...mais attention aux droits
Exercice 2 :
d'accès !)
1. public class Exercice
2. {
Examen 2015-2016 3. static private String msg = null;
4. static private int n;
5.
Exercice 1 :
6. Exercice(){
7. n = 1;
1. Pour le compilateur Java, cette instruction est correcte si : (donnez la ou
8. if (msg == null)
les réponses justes) 9. msg = "Rouge";
10. affiche();
a. la classe B est une sous-classe de A 11. }
b. la classe B est une superclasse de A 12.
c. le type déclaré de b est une sous-classe de B 13. private void affiche(){
d. le type déclaré de b est une superclasse de B 14. System.out.println(n + msg);
2. Un attribut statique est aussi appelé : (donnez la ou les réponses justes) 15. if (!msg.equals("Vert")){
16. msg = "Vert";
a. variable d'instance 17. new Exercice();
b. variable de classe 18. }
c. variable d'interface 19. }
20.
d. variable locale
21. public static void main(String[] args){
3. Une classe qui implémente une interface : (donnez la ou les réponses 22. Exercice x = new Exercice();
justes) 23. n++;
24. x.affiche();
a. est obligatoirement une interface elle aussi 25. Exercice y = new Exercice();
b. est obligatoirement une classe concrète 26. n++;
c. peut être une classe concrète à condition de définir toutes les méthodes 27. x.affiche();
de l'interface 28. y.affiche();
d. n’est obligatoirement une classe concrète si elle définit toutes les 29. }
30.
méthodes de l'interface
31. }

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 60


1. Écrire les instructions Java qui permettent de définir la classe Robot, en
respectant le principe de l'encapsulation des données.
1. Ce programme peut-il être compilé ? Si oui, qu'affiche-t-il ? Si non,
pourquoi ? 2. On veut améliorer ces robots en en créant une Nouvelle Génération, les
RobotNG qui ne remplacent pas les anciens robots mais peuvent cohabiter
2. Mêmes questions en enlevant le mot-clé static de la ligne 3 avec eux. Les RobotNG savent faire la même chose mais aussi :
3. Mêmes questions en enlevant le mot-clé static de la ligne 4  avancer de plusieurs pas en une seule fois grâce à une méthode
avance() qui prend en paramètre le nombre de pas
Exercice 3 :
 tourner à gauche de 90° grâce à la méthode gauche()
La classe Robot modélise l'état et le comportement de robots virtuels.  faire demi-tour grâce à la méthode demiTour()
Chaque robot correspond à un objet qui est une instance de cette classe.
Écrire cette nouvelle classe en spécialisant celle de la première question,
Chaque robot : sans modifier celle-ci :

 a un nom (attribut nom : chaîne de caractères) a. Dans un 1er temps, les nouvelles méthodes appellent les anciennes
 a une position : donnée par les attributs entiers x et y, sachant que x méthodes pour implémenter le nouveau comportement : avancer de n pas se
augmente en allant vers l'Est et augmente en allant vers le Nord, fait en avançant de 1 pas n fois, « tourner à gauche » se fait en tournant 3
 a une direction : donnée par l'attribut direction qui prend une des fois à droite, faire demi-tour se fait en tournant 2 fois
valeurs "Nord", "Est", "Sud" ou "Ouest"
b. Donner une 2e solution plus efficace qui change directement l'état de
 peut avancer d'un pas en avant : avec la méthode sans paramètre
avance() l'objet sans faire appel aux anciennes méthodes (...mais attention aux droits
 peut tourner à droite de 90° pour changer de direction (si sa direction d'accès !)
était "Nord" elle devient "Est", si c'était "Est" elle devient "Sud", 3. On veut mettre ensemble dans un tableau des objets de type Robot et de
etc.) : avec la méthode sans paramètre droite() . Les robots ne type RobotNG.
peuvent pas tourner à gauche.
 peut afficher son état en détail (avec de simples System.out.println() a. Comment déclarer le tableau ?
)
b.Comment afficher l'état de tous les robots contenus dans le tableau ?
Le nom, la position et la direction d'un robot lui sont donnés au moment
de sa création. Le nom est obligatoire mais on peut ne pas spécifier la 4. Modifier la classe RobotNG pour pouvoir activer un mode « Turbo » et
position et la direction, qui sont définis par défaut à (0,0) et "Est". le désactiver. Dans ce mode, chaque pas est multiplié par 3. L'appel à la

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 61


méthode afficher() devra indiquer à la fin si le robot est en mode Turbo ou Problème 2
pas.
Un nombre est dit premier s'il admet exactement 2 diviseurs distincts (1
TRAVAUX PRATIQUES et lui-même). 1 n'est donc pas premier.

D’INFORMATIQUE Le crible d'Ératosthène est une méthode de recherche des nombres


premiers plus petits qu'un entier naturel n donné. Cette méthode est simple :
On commence par supprimer tous les multiples de 2 inférieurs à n.
Problème 1
L'entier 3 n'a pas été supprimé et il ne peut être multiple des entiers qui le
Une banque fait un prêt à une personne X pour un montant total de S0
précèdent, sinon on l'aurait supprimé ; il est donc premier. Supprimons alors
francs. Cette personne rembourse chaque mois un montant fixe r et paye (en
tous les multiples de 3 inférieurs à n.
plus) un intérêt variable i = ir * S, où ir est le taux d'intérêt mensuel (fixe) et
L'entier 5 n'a pas été supprimé, il est donc premier. Supprimons tous les
S la somme restant à rembourser (avant déduction du remboursement
multiples de 5 inférieurs à n. Et ainsi de suite jusque n. Les valeurs n'ayant
mensuel).
pas été supprimées sont les nombres entiers plus petits que n.
Le but est de déterminer la somme des intérêts encaissés par la banque Écrivez le code qui applique cette méthode pour trouver les nombres
une fois le prêt remboursé. premiers inférieurs à 100.
Vous devez trouver : 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47,
Écrivez pour cela le programme Pret.java qui calcule la somme des
53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97.
intérêts encaissés et la durée en mois du remboursement, puis qui affiche ces
On utilisera un tableau de booléens :
informations à l'écran. Le programme doit en outre demander à l'utilisateur
les valeurs S0 (strictement positif), r (strictement positif) et ir (compris boolean[] supprimes = new boolean[100]; pour mémoriser les entiers qui ont
strictement entre 0 et 1) et s'assurer de leur validité. été supprimés. N'oubliez pas d'initialiser chacun de ses éléments à false.

Testez votre programme avec les valeurs suivantes : S0=30000, r=1200, Problème 3
ir=0.01 (i.e. 1%). La somme des intérêts encaissés (sur 25 mois) est alors de Un palindrome est un mot que l'on peut lire dans les deux sens. La
3900 francs. distinction entre majuscules/minuscules n'a aucune importance pour la

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 62


lecture d'un palindrome. Si on ne tient pas compte des caractères non Indication : l'appel Character.isLetter(c), où c est un caractère, permet de
alphabétiques (i.e. ' ', ',', '-' et '\''), une phrase complète peut aussi être tester si c’est alphabétique (Character.isLetter est à écrire tel quel. Nous
considérée comme un palindrome. verrons un peu plus tard ce que sont les méthodes statiques qui s'utilisent de
Exemples de palindromes : cette façon).
Otto Problème 4
Elu par cette crapule
En mathématiques, deux nombres entiers sont dits amicaux si :
Esope reste ici et se repose
Tu l'as trop ecrase, Cesar, ce Port-Salut  la somme des diviseurs de l'un, m, coïncide avec la somme des

A man, a plan, a canal, Panama diviseurs de l'autre;

Exemples de non-palindromes :  et la somme des deux nombres vaut m.

Cours de Java
Par exemple 220 et 284 sont amicaux car :
Le pont de la rivière Kwai
Ecrivez un programme Palindrome.java qui :  somme des diviseurs de 220 = 1 + 2 + 4 + 5 + 10 + 11 + 20 + 22 +
1. lit une chaine de caractères du clavier ; 44 + 55 + 110 + 220 = 504
2. l'épure (ou plutôt en épure une copie) des caractères non alphabétiques ;  somme des diviseurs de 284 = 1 + 2 + 4 + 71 + 142 + 284 = 504 =220
3. et teste si la chaîne ainsi épurée est un palindrome. + 284 = 504.
Exemple d’exécution : Le but de cet exercice est d'écrire une méthode afficherAmicaux qui
Entrez un mot ou une phrase : Otto prend en entrée un tableau d'entiers et retourne toutes les paires de
C'est un palindrome ! nombres amicaux qu'il contient.
Pour ce programme, il convient d'utiliser plusieurs méthodes prédéfinies
Chaque paire ne sera affichée qu'une fois.
de la classe String, comme par exemple charAt(), toLowerCase() et length().
chaine.toLowerCase() permet de convertir tous les caractères de l'objet Proposez une implémentation possible (en Java) pour la méthode
chaine en minuscule. afficherAmicaux.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 63


Vous pouvez utiliser l'exemple suivant en guise de programme principal : Testez votre programme avec le tableau suivant :
int[] tab = {4, 2, 8, 0, 7, 1};
public static void main(String[] args) {
Le tableau résultant devrait contenir les éléments {8, 7, 4}.
int[] nombres = {1210, 45, 27, 220, 54, 284, 9890, 120, 1184};
Problème 6
System.out.println("Les paires de nombres amicaux sont : ");
Le but de cet exercice est d'écrire une classe représentant les cercles :
afficherAmicaux(nombres);
Écrivez un programme TestCercle.java dans lequel vous définissez une
} classe Cercle ayant comme attributs privés le rayon du cercle (de type
double), et a position de son centre (les deux coordonnées en «x» et «y» de
L'affichage qui en résulte devrait ressembler à ceci :
type double).
Les paires de nombres amicaux sont :
Déclarez ensuite des méthodes «set» publiques pour cette classe, par
1210 1184
exemple :
220 284
Modularisez votre code au moyen de méthodes auxiliaires. void setCentre(double x, double y)

Problème 5 void setRayon(double)


Il n'est a priori pas nécessaire de définir de «getters» pour cette classe.
Écrivez un programme appelé elements EnIndice qui à partir d'un tableau
Ajoutez ensuite les méthodes (faisant aussi partie de l'interface d'utilisation)
T d'entiers construit un nouveau tableau de la façon suivante : les éléments
:
de T d'indice pair seront placés dans ce nouveau tableau à l'indice donné par
l'élément suivant de T:  double surface() qui calcule et retourne la surface du cercle (pi fois le
T[0] sera placé dans le nouveau tableau à l'indice T[1], carré du rayon);
T[2] sera placé dans le nouveau tableau à l'indice T[3],
etc...

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 64


boolean estInterieur(double x, double y) qui teste si le point de que les séparateurs de mots sont les séquences d'au moins un
caractère espace (i.e. '' ).
coordonnées (x,y) passé en paramètre fait ou non partie du cercle (frontière
comprise : disque fermé). La méthode retournera true si le test est positif, La méthode positionnera les attributs from et len de sorte qu'ils
déterminent l'index du premier caractère du mot suivant et sa longueur, pour
et false dans le cas contraire. autant qu'un tel mot existe. Dans ce cas la fonction devra retourner true .

Dans le cas contraire, les valeurs retournées dans from et len ne sont
Dans le programme principal, instanciez trois objets de la classe Cercle ,
pas significatives, et le résultat retourné par la fonction doit être false .
affectez des valeurs de votre choix à leur attribut et testez vos
Créez ensuite la méthode void tokenize() qui utilisera la méthode
méthodes surface et estInterieur.
précédemment créée pour séparer et afficher l'ensemble des mots de la
chaîne entrée, à raison de un mot par ligne, placés entre apostrophes.
Problème 7
Vous pouvez tester en écrivant une méthode main avec le corps suivant
Dans cet exercice nous allons créer une
String phrase ;
classe TokenizableString permettant d'extraire et afficher les mots d'une
phrase. System.out.println("Entrez une chaine :") ;

Un objet TokenizableString est défini par : phrase = scanner.nextLine();

TokenizableString toToken = new TokenizableString(phrase);


 son contenu ( String );
 La position de début d'une sous-séquence ( from , un entier); toToken.tokenize();
 La taille de cette sous-sequence ( len , un entier). Utilisez l'exemple de fonctionnement ci-après pour vérifier la validité de
La phrase entrée par l'utilisateur doit être passée en paramètre du votre programme ; faites en particulier attention à ce que les apostrophes
entourent les mots sans qu'il y ait d'espace entre les deux.
constructeur.

Créez ensuite une méthode boolean nextToken() qui s'occupera de Vérifiez également que le programme se comporte correctementmême
lorsque la chaîne entrée se termine par une suite d'espaces.
déterminer l'index de début et la longueur du mot suivant. On considérera

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 65


Entrez une chaîne : heuu bonjour, voici ma chaîne !  Java met à disposition la méthode Math.sqrt() pour calculer la
racine carrée. Cette méthode prend un nombre non-négatif en
Les mots de " heuu bonjour, voici ma chaîne ! " sont :
paramètre.
'heuu'
Exemple :
'bonjour,'
double var = Math.sqrt(9.0); // la valeur 3.0 sera affectée à var
'voici'
Exemple d'affichage du programme pour un triangle isocèle :
'ma' Construction d'un nouveau point
'chaîne' Veuillez entrer x : 0
'!' Veuillez entrer y : 0

Construction d'un nouveau point


Problème 8
Veuillez entrer x : 2.5
Ecrivez un programme Geometrie qui permet à l'utilisateur d'entrer les Veuillez entrer y : 2.5
coordonnées (x, y) des sommets d'un triangle. Le programme affiche ensuite
le périmètre du triangle ainsi qu'un message indiquant s'il s'agit d'un triangle Construction d'un nouveau point
isocèle. Votre programme doit être orienté objets. Veuillez entrer x : 0
Indications :
Veuillez entrer y : 5
 Un triangle est isocèle si au moins deux côtés ont la même
Périmètre : 12.071067811865476
longueur.
Le triangle est isocèle
 La formule pour calculer la distance entre deux points (x1, y1) et
Dans cet exercice, vous élaborerez un programme orienté objets de
(x2, y2) est : racine carrée de (x1 - x2)2 + (y1 - y2)2.
manière indépendante pour la première fois.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 66


Voici quelques indications en vrac qui peuvent vous être utiles. Ne les
lisez pas si vous voulez être complètement indépendant (but premier de
l’exercice) ...

MATERIAUX DE
CONSTRUCTION

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 67


qui est donnée dans son livre et c’est celle-là qu’il attend de
vous lors des examens.
ASTUCES II. Comment aborder les examens ?
Pour cette matière, les documents ne sont plus autorisés
I. Comment aborder le cours magistral ?
apparemment voilà pourquoi il est important de bien noter ce qu’il
Le professeur ici est très stricte même comme des fois il peut dit en cours. Il ne vous donnera la totalité des points sur une question
paraître relax. Il dispense très bien son cours donc ici vous avez tout que s’il est sûr que vous avez compris et non recopié son livre. Prenez
pour réussir. Il revient très souvent sur ce qu’il a déjà dit pour s’assurer donc la peine de bien noter ce qu’il dit et de répondre en vos propres
que tout le monde a compris. Il faudra : mots si possible. Il faut également traiter d’anciens sujets et d’avoir la
correction de ces sujets avec vous lors des examens.
 Tout d’abord éviter de le contrarier. Pour cela, il faut être à
l’heure, ne pas bavarder pendant ses heures de cours, faire tous
ses devoirs et accepter sans broncher ses punitions. Il peut
paraître méchant parfois mais c’est juste pour vous frustrer un
peu.
 Relire son cours à la maison tout le temps et non à la veille des
examens car il peut vous faire des interrogations surprises à EPREUVES
tout moment. Il peut également vous échauffer surtout quand
vous perturbez le cours ou quand vous êtes en retard.
Depuis 2017, il y’a pas de cc et la SN se résume
 Il mettra à votre disposition son livre dans lequel il y a
l’intégralité du cours mais prenez garde à bien écouter ce qu’il
à un rapport de visite.
dit car certaines choses ne se trouvent pas toujours dans son
livre et c’est généralement sur ces choses-là qu’il évalue autant Contrôle continu 2016-2017
lors des compositions officielles que lors des évaluations
surprises. Donc, soyez prêts !
 Notez bien tout ce qu’il dira en classe comme si c’était un I. QUESTIONS DE COURS
cours dicté cela vous aidera lors des compositions. Il peut par 1. On distingue plusieurs masses volumiques : réelle, apparente
exemple vous donner une définition qui est différente de celle et absolue. A) laquelle influe sur la compacité du matériau ?

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 68


B) les classer par ordre de grandeur croissante pour un 2. On veut composer un béton binaire avec les granulats ci-dessus
matériau donné. et dont les résultats d’analyse granulométrique sont consignés
2. Donner la différence entre sable et granulat dans les tableaux ci-dessous
3. Donner deux autres noms au retrait d’hydratation Sable
4. Quels sont les risques d’utilisation des granulats plats ?
Module 38 37 36 34 32 30 26 22 21 20
5. Définir : propriété physique, mécanique, technologique et
tamis
chimique et en donner un exemple pour chaque cas
6. Donner la différence entre adjuvant et super plastifiant % refus 0 2 4 11 15 18 38 3 7 0.5
7. Quel est le risque des dosages élevés en ciment ? comment partiels
peut-on y remédier ?
8. Quel est le risque dans l’utilisation d’un sable très fin pour la
confection des mortiers à grande épaisseur ? Gravier
9. Donner le double rôle du granulat dans la confection des Module 44 43 42 41 40 39 38 37
bétons tamis
10. Donner le rôle de l’eau dans la confection des bétons
11. Qu’appelle-t-on une réaction exothermique ? donner un % refus 2.5 12.5 21 18 16 15.5 11 2
exemple partiels
12. Donner la différence entre les roches plutoniques et les roches
volcaniques. A quelle famille de roches appartiennent-elles ?
a. Tracer les courbes d’analyse granulométrique de granulats
13. Qu’appelle-t-on réaction pouzzolanique ?
b. Donner la composition du béton
II. PROBLEME : COMPOSITION D’UN BETON BINAIRE c. Ce béton devrait être utilisé en béton armé avec un pourcentage
On dispose d’un sable de densité sèche 2.56 et d’un gravier de d’armature en acier de 1%. Calculer la nouvelle masse
densité sèche 2.63. la teneur en eau des granulats (sable et gravier) est volumique du béton armé à 28jours.
de 0.16%. Données de base : granulats concassés et de bonne qualité, D= 25mm,
surfaces sèches, classe vraie du ciment = 440 bars, résistance
1. Calculer les nouvelles masses volumiques des granulats à cet
souhaitée = 300 bars, A = 8 cm (Béton plastique), vibration normale,
état.
densité de l’acier : 7.85, densité du béton à 28 jours : 2.5.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 69


Contrôle Continu 2015-2016 V- Les mortiers
1- Définir : mortier, gobetis.
2- Donner les différentes utilisations du mortier et donner la
I- Les propriétés des matériaux composition dans chaque cas.
3- Quel est l’inconvénient à utiliser les mortiers fins à grande
1- Donner la différence entre ductilité et fragilité épaisseur ?
2- On distingue quatre classes de propriétés des 4- Quel est le rôle de la couche de sable mise en œuvre avant le
matériaux. Après avoir identifié les quatre classes, béton du dallage ? justifier sa granulométrie.
classer chacune des propriétés suivantes dans un VI- Les Bétons
groupe : résistance à la compression, corrosion, masse 1- Donner les principales propriétés du béton
volumique. 2- Définir : béton ordinaire, béton à haute performance, béton à
3- Énumérer et classer par ordre de grandeur croissante, très haute performance, retrait endogène, auréole de
les différentes masses volumiques. transition.
II- La pierre naturelle 3- Donner le rôle de l’eau et des granulats
1- Définir : Biosphère, roches plutoniques et roches 4- Donner le dosage en ciment et en eau pour un béton de
volcaniques. A quelle classe appartiennent-elles ? résistance souhaitée 25MPa, de coefficient granulaire 0,5, de
2- Donner la différence entre biosphère et lithosphère. classe vraie du ciment 325 bars et d’affaissement au cône
III- Les granulats d’Abrams A=9cm.
1- Donner quatre (04) propriétés des granulats.
2- Donner trois (03) avantages et trois (03) inconvénients des
granulats concassés et des granulats ronds lisses. Examen 2015-2016
3- Justifier la non utilisation des granulats plats dans la
confection des bétons. I. QUESTIONS A CHOIX MULTIPLES
4- À quoi sert l’essai d’équivalent des sables ?
5- Définir interstices granulaires. a. La conductibilité thermique est une propriété : 1. Physique
IV- Les liants 2.Technologique 3. Chimique 4. Mécanique
1- Donner deux modes de distinction des liants b. La masse volumique la plus élevée est : 1. La masse
2- Définir classe vraie du ciment. volumique réelle 2. La masse volumique apparente
3- Qu’appelle-t-on temps de prise ? 3. La masse volumique absolue
4- Avec quel appareil mesure-t-on le temps de prise ?

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 70


c. La corrosion est une propriété : 1. Physique On dispose d’un sable de densité sèche 2.56 et d’un gravier de
2.Technologique 3. Chimique 4. Mécanique densité sèche 2.63. le sable est sec, alors que le gravier est saturé.
d. Il y a une différence fondamentale entre le granulat et
A. Calculer la nouvelle masse volumique du gravier à cet état ;
l’agrégat : 1. Oui 2. Non
B. On veut composer un béton binaire avec les granulats ci-
e. Le basalte est une roche : 1. Magmatique 2.
dessus et dont les résultats d’analyse granulométrique sont
Modules 38 37 36 34 32 30 consignés dans les tableaux ci-dessous.
tamis Sable
% refus 3 2 4 11 15 18 26 22 21 20
partiel
37 3 5 0.5
Métamorphique 3. Sédimentaire
Gravier
f. Les granulats plats : 1. Créent la ségrégation 2. Créent
le ressuage 3. Créent le retrait 4. Poinçonnent la Modules 44 43 42 41 40
matrice 5. Poinçonnent le mortier tamis
g. Il y a une différence entre les super plastifiants et les
% refus 2.5 12.5 21 18 16
adjuvants : 1. Oui 2. Non
partiel
h. Il y a une différence entre le sable et le granulat : 1. Oui
2. Non 39 38 37
i. Le risque du dosage élève en ciment dans un béton est : 1. 15.5 11 2
Le ressuage 2. La ségrégation 3. Floculation
j. L’élément influant sur la masse volumique des métaux
ferreux est : 1. L’oxyde de fer 2. L’hydrogène 3. C. Tracer les courbes d’analyse granulométrique des granulats
La silice 4. Le carbone D. Donner la composition optimisée(1) du béton en calculant :
k. Le meilleur séchage des parpaings se fait : 1. A l’abris du 1. Le rapport C/E 2. Le dosage en ciment 3. Le
soleil 2. Au soleil 3. Dans l’eau dosage en eau corrigé 4. Le module de finesse 5. Les
l. Les ultrafines pouzzonlaniques jouent : 1. Deux rôles 2. coordonnées du point A de la droite OAB 6. Le pourcentage
Trois rôles 3. Un rôle du gravier 7. Le pourcentage du sable 8. Le volume du sable
II. PROBLEME 9. Le volume du gravier 10. Le coefficient de compacité

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 71


gamma 11. La masse du gravier 12. La masse volumique I. QUESTIONS DE COURS
théorique du béton.
1. On distingue plusieurs masses volumiques : réelle,
E. La masse volumique pratique du béton au laboratoire est de
apparente et absolue. Laquelle influe dur la compacité du
2550Kg/m3 . Faire un ajustement au m3 de la composition de
matériau
ce béton en calculant : 13. La masse d’ajustement positive ou
2. Quel est l’effet de la silice dans la réaction
négative du gravier 14. La masse d’ajustement positive ou
pouzzolanique ?
négative du sable
3. Quel est le rôle de l’eau dans la composition du béton ?
F. Ce béton composé dans la ville de Yaoundé devrait être utilisé
4. Donner la différence entre dalle et dallage ?
en béton armé pour couler un poteau de hauteur 4m dans la
5. Définir : minerai, minéral, ductilité, fragilité, critère et
ville de Mbalmayo. La vitesse de tous les véhicules est
performance – donner un exemple de critère et de
imposée et égale à 50km/h. la durée du coulage est de 1h ; le
performance.
distance de la centrale à béton au chantier est de 50 km : 15.
6. Justifier le terme ferreux dans les « Métaux ferreux » -
Quel est le moyen de transport à utiliser 16. Pourquoi ? 17.
quel est le but du traitement ?
Calculer la durée totale depuis le départ de la centrale jusqu’à
7. Parmi les métaux ferreux, citer deux plus usuels en
la fin du coulage 18. Ce temps est-il suffisant ? 19.
construction bâtiment – donner leurs propriétés
Pourquoi ? 20. Calculer la masse volumique du béton armé.
technologiques et les mesures appropriées pour leur
Données de base : granulats roulés et de bonne qualité, D = 25mm,
protection.
teneur en eau à saturation du gravier 1%, teneur en eau du gravier au
8. Justifier la non corrosion des métaux non ferreux en
moment de la composition du béton : 1.1% ; classe vraie du ciment =
atmosphère normale et définir alors « corrosion ».
440 bars, résistance souhaitée = 300 bars, A = 8 cm (béton plastique),
9. Donner la différence fondamentale entre les métaux
vibration normale ; béton pompable, densité de l’acier : 7.85,
ferreux et non ferreux.
pourcentage en armature en acier de 1%, densité du ciment : 3.1,
temps de prise du ciment : 3 heures. II. PROBLEME : COMPOSITION D’UN BETON BINAIRE

Calculer la nouvelle masse volumique du béton armé On dispose d’un sable de densité sèche 2.56 et d’un gravier de
densité sèche 2.63. La teneur en eau des granulats (sable et gravier)
(1) En prenant en compte tous les ajustements
est de 0.5%.
1. Calculer les nouvelles masses volumiques des granulats à
Examen 2006-2007 cet état.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 72


2. On veut composer un béton binaire avec les granulats ci- Données de base : granulats roulés et de bonne qualité, D= 25mm,
dessus et dont les résultats d’analyse granulométrique sont surfaces sèches, classe vraie du ciment = 440 bars, résistance
consignés dans les tableaux ci-dessous souhaitée = 300 bars, A = 6 cm (Béton plastique), vibration normale,
densité de l’acier : 7.85.
Sable
Module 38 37 36 34 32 30 26 22 21 20
tamis
% refus 0 2 3 10 15 17 41 3 6 0.5
partiels

Gravier
Module 44 43 42 41 40 39 38 37
tamis
% refus 2 13 20 17 15 14 10 5.5
partiels

a. Tracer les courbes d’analyse granulométrique de granulats


b. Donner la composition du béton
c. La masse volumique pratique du béton au laboratoire est de
2550Kg/m3. Faire un ajustement au m3 de la composition de
ce béton
d. Ce béton devrait être utilisé en béton armé avec un
pourcentage d’armature en acier de 1%. Calculer la nouvelle
masse volumique du béton armé.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 73


ASTUCES
MECANIQUE DES MILIEUX CONTINUS

L'objectif de ce cours est de présenter (hélas succinctement) la


mécanique des milieux continus. Vous trouverez dans ce cours
l'application du principe fondamental de la mécanique à tous types de
domaines matériels. En particulier vous pourrez vous intéresser aussi
MECANIQUE DES MILIEUX bien à des domaines ayant des comportements de corps solide ou des
comportements de fluide (liquide ou gaz). La généralité de ce cours
CONTINUS apparaît ainsi évidente. Ce cours est présenté par le Docteur LEZIN et
trouve ses applications dans tous les domaines du génie civil. Pour
avoir le maximum de connaissance dans ce cours il suffit d’être
présent à toutes les sciences de cours et de faire les devoirs donnés par
le professeur. En ce qui concerne les évaluations, ils sont assez
simples lorsque vous connaissez la méthode du professeur. Les
documents recommandés pour la validation sont : « Le déclencheur »,
le livre du prof et MMC linear elesticity.

ELASTICITE

Présenté par le professeur MBESSA Michel ce cours a pour


but de vous donner quelques notions d’élasticité pour vous permettre
de compléter le cours de MMC dans l’étude des milieux. Les cours
sont relativement simples quand on est en classe et les examens aussi.
Les deux cours sont très importants pour les futurs ingénieurs dans la
mesure où il permet d’aborder plus facilement les cours comme le

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 74


calcul de structure et les Méthodes des Eléments Finies. Je ne saurai
finir cette partie sans vous parlez comme Albert Einstein qui
disais : « Seule l’attitude et l’aptitude d’un Homme détermine son
altitude ». Pour dire que c’est votre endurance dans le travail qui
déterminera vos compétences dans ces différentes matières.

EPREUVES Problème : (8 points)

I. Milieux « micropolaires »
Examen 2018-2019 Pour certains milieux dits « micropolaires », où chaque
particule représente une microstructure, on introduit e description
Partie 1 : MMC eulérienne (𝒙⃗, 𝒕) deux vecteurs camps 𝑽⃗ et 𝑹⃗, à priori indépendants
l’un de l’autre, représentant respectivement la vitesse du centre
Exercice 1 : (4 points)
d’inertie et la rotation instantanée de la particule qui est en 𝒙⃗ à
1- Presents and justify some practical applications of the l’instant 𝒕. on introduit également un champ de tenseur 𝑱̿ tel que
continuum mechanics for an engineer.
𝝆𝒅𝒗𝑱̿ joue le rôle d’un tenseur d’inertie pour un élément de
2- Show that during a rigidifying movement, the deformations
are null. volume 𝑑𝑣. On considère que 𝑱̿ est sphérique : 𝑱̿ = 𝒌𝑰 où 𝒌, appelé
3- Definitions: current line, emission line, particulate rayon de giration de la microstructure est une constante.
derivative, revolution motion. On schématise alors :
4- A specimen is loaded with equal tensile and shear stresses.
 Les efforts à distance par une densité massique de forces
This case of plane stress may be represented by the matrix:
𝝈𝟎 𝝈𝟎 𝟎 𝒇⃗ et une densité massique de couple 𝜞⃗
𝝈𝒊𝒋 = 𝝈𝟎 𝝈𝟎 𝟎  Les efforts de contact par une densité surfacique de
𝟎 𝟎 𝟎 forces 𝑻⃗ (contraintes) et une densité surfacique de
Where 𝜎 is a constant stress. Determine the principal stress
couples 𝑴⃗
values and plot the Mohr’s circle.
5- Sketch the Mohr’s circles for the various stress states shown Par des considérations analogues à celles développées pour
on the cube which is oriented along the coordinate axes. mettre en évidence l’existence du tenseur de contraintes de

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 75


Cauchy 𝝈, on démontre qu’il existe, en tout point du milieu et 𝑷𝒆 = ∫𝑺 𝑻⃗. 𝑽⃗ + 𝑴⃗. 𝑹⃗ 𝒅𝑨 + ∫𝑫 𝝆 𝒇⃗. 𝑽⃗ + 𝜞⃗. 𝑹⃗ 𝒅𝒗
𝒕 𝒕
à tout instant, un tenseur 𝝁 appelé tenseur des couples de
(4)
contraintes, tel que le couple 𝑴⃗ en un point d’une surface
𝑷𝒊 = − ∫𝑫 [𝝈 : 𝑫 + 𝝈 : 𝑹 − 𝛀 + 𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗]𝒅𝒗
𝒔 𝒂
orientée par une normale unitaire 𝒏⃗ s’écrive : 𝑴⃗ = 𝝁𝒏⃗. 𝒕
(5)
1- Ecrire les lois de bilan de quantité de mouvement et de Ou encore :
moment de quantité de mouvement sous forme intégrale pour 𝑷𝒊 = − ∫𝑫 [𝝈 : (𝑫 + 𝛀 − 𝑹) + 𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗]𝒅𝒗
𝑻
un domaine matériel D (forme intégrale du principe 𝒕

fondamentale de la dynamique). On pourra faire appel à ses (6)


souvenirs de mécanique du solide indéformable pour écrire le Dans la relation (5), 𝝈𝒔 représente la partie symétrique de 𝝈 et
moment cinétique associé à D en un point O. 𝑹 est le tenseur antisymétrique dual du vecteur 𝑹⃗.
2- Montrer que les formes locales de ces deux lois peuvent
s’écrire respectivement : b) Ecrire l’expression de 𝑷𝒊 dans une base cartésienne
orthonormée.
𝝆𝜸⃗ = 𝒅 𝒗⃗𝝈 + 𝝆𝒇⃗
(1) II. Cercle de Mohr
𝟐 𝑫𝑹⃗
𝝆𝒌 = 𝟐𝝈⃗𝒂 + 𝒅 𝒗⃗𝝁 + 𝝆𝜞⃗ En un point M d’un milieu continu, la matrice 𝝈 du tenseur de
𝑫𝒕
(2) contraintes de Cauchy 𝝈 dans une base catésienne orthonormée 𝑩 =
𝒂
Où 𝝈⃗ est le vecteur dual de la partie antisymétrique 𝝈 du (𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗) est donnée par :
tenseur 𝝈 𝟎, 𝟕𝜹 𝟑, 𝟔𝜹 𝟎
(Vous pourrez utiliser 𝒅 𝒗⃗𝑵 = 𝑶𝑴 ∧ 𝒅 𝒗⃗𝝈 + 𝜼: 𝝈) [𝝈] = 𝟑, 𝟔𝜹 𝟐, 𝟖𝜹 𝟎
3- a) A partir des équations locales (1) et (2), établir le théorème 𝟎 𝟎 𝟕, 𝟔
de l’énergie cinétique : Où 𝜹 est une constante.
𝑫𝑲
= 𝑷𝒆 + 𝑷𝒊
𝑫𝒕 1- Montrer que le calcul des trois contraintes 𝑻⃗(𝒆⃗), 𝒊 = 𝟏, 𝟐, 𝟑
Où l’énergie cinétique K, la puissance des efforts extérieures et l’utilisation des propriétés des cercles de Mohr permettent
𝑷𝒆 , la puissance des efforts intérieurs 𝑷𝒊 s’écrivent de calculer les contraintes principales que l’on notera
respectivement pour un domaine matériel D : 𝝈𝒑 , 𝝈 𝒒 , 𝝈 𝒓 .
𝟏
𝑲 = ∫𝑫 𝝆(𝑽𝟐 + 𝒌𝟐 𝑹𝟐 )𝒅𝒗 On illustrera la démonstration par figure correspondant à 𝜹 =
𝒕 𝟐
(3) 𝟏.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 76


2- Déterminer les valeurs de 𝜹 correspondant à un état triaxial a) Donner en fonction de a et à partir de la base, la position du
de révolution. centre de gravité de la section et la calculer.
b) Donner en fonction de a l’expression du moment d’inertie
Partie 2 : ELASTICITE
par rapport à un axe passant par le centre de gravité et le
Exercice 1 : (2 points) calculer.
On considère une plaque rectangulaire de section constante et c) En appliquent le principe de Clapeyron, calculer la flèche 𝑌
en B.
d’épaisseur unitaire, centrée sur u repère principal (O,X,Y) et soumise
à un effort d’extension. AN: a=10mm; P=50N; AB=L=4000mm; E=200.000MPa.
En appliquant le principe de superposition, donner les expressions de
𝜀 et 𝜀 des déformations suivants X et Y respectivement. Contrôle continu 2018-2019

Exercice 1 : (5,5 points)


Un milieu continu déformable est soumis à un champ de déplacement
bidimensionnel donné, dans un repère (𝒐, 𝒙𝟏 , 𝒙𝟐 ), par ses deux
𝒖𝟏 = 𝒙𝟐𝟏 (𝟏 − 𝒙𝟐𝟐 )
composantes : 𝑼 = 𝟏𝟎 𝟑
𝒆𝒏 (𝒎)
𝒖𝟐 = 𝒙𝟐𝟐 (𝟏 − 𝒙𝟐𝟏 )

Exercice 2 : (6 points) 1. Déterminer le tenseur des déformations et le tenseur des


rotations qui dérivent de U.
On considère une poutre de longueur L et de section en T constante, 2. Quel est le déplacement du point P de coordonnées P(1,2).
encastrée à son extrémité A et supportant une charge P à l’extrémité Donner ses nouvelles coordonnées.
B tel que représenté sur la figure suivante : 3. Calculer les extensions principales et le glissement maximal
en P.
4. Déterminer les points qui ne subissent pas de déplacement.
Décrire l’état des déformations et l’état des rotations en ces
points (donner les tenseurs et l’interprétation).
5. Déterminer les points qui ne subissent pas de changement de
volume.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 77


Exercice 2 : (4,5 points) 3. a) déterminer la matrice 𝑬 du tenseur de déformation de
1. What is particular on the continuum mechanics compared to Green-Lagrange.
other modern mechanics such as the point mechanics or the b) calculer les allongements unitaires dans les directions de
non-deformable solid mechanics 𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗.
2. Presents and justify some practical applications of the 4. Déterminer les matrices 𝑯, 𝜺, 𝝎 du tenseur gradient du
continuum mechanics for an engineer. déplacement et de ses parties symétrique et antisymétrique.
3. Show that during a rigidifying movement, the deformations 5. a) calculer les déformations principales et les dilatations
are null. principales.
4. Definitions: current line, emission line, particulate b) déterminer les vecteurs unitaires 𝑩⃗ définissant les
derivative, revolution motion. directions principales de la déformation.
𝑫 𝝏𝒃
5. Show that ∫ 𝒃𝒅𝒗 = ∫ ( + 𝒅𝒊𝒗(𝒃𝑽⃗))𝒅𝒗
𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝝏𝒕
c) calculer les transportées 𝒃⃗ des vecteurs 𝑩⃗.
d) donner les composantes des vecteurs 𝒇⃗, 𝑩⃗, 𝒃⃗ dans la base
Problème : (10 points)
B lorsque 𝜹 = 𝟎, 𝟐𝟓. Calculer pour la même valeur de 𝜹 les
On considère une transformation, définie dans la base orthonormée valeurs des dilatations principales de la déformation.
𝑩 = (𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗) par le système d’équations suivant : 6. On se place dans le cas des petites perturbations (HPP) avec
𝒙𝟏 = 𝑿𝟏 + 𝟐𝜹𝑿𝟐 𝜹 ≪ 𝟏.
𝒙𝟐 = 𝑿𝟐 où 𝜹 est un scalaire strictement positif. Toutes les a) Vérifier que le tenseur 𝜀̿ constitue une approximation de
𝒙𝟑 = 𝑿𝟑 𝑬.
matrices sont exprimées dans la base B.
Déterminer dans le cadre de cette hypothèse, les déformations
1. a) déterminer la matrice 𝑭 du tenseur gradient de la principales et les directions principales de la déformation
transformation
b) la transformation est-elle homogène ?
Contrôle continu 2017-2018
c) déterminer les transportés 𝒇𝟏⃗, 𝒇𝟐⃗, 𝒇𝟑⃗ des vecteurs 𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗.
2. a) déterminer la matrice 𝑪 du tenseur de dilatation de
Cauchy-Green. Problème : (14 points)
b) calculer les dilatations dans les directions de 𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗. Puissances et efforts pour l’écoulement entre deux cylindres
c) calculer le glissement de deux directions orthogonales coaxiaux
définies par 𝒆𝟏⃗ 𝑒𝑡 𝒆𝟐⃗.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 78


Retrouvons nos deux compères, les deux cylindres coaxiaux 𝑪𝟏 et 𝑪𝟐 La contrainte 𝑻⃗ = 𝝈𝒏⃗ en un point M de D dans la direction 𝒏⃗ peut se
de l’exercice 3.1 ; 𝑪𝟐 est toujours fixe, donnant libre cours à sa nature décomposer en 𝑻⃗ = −𝒑𝒏⃗ + 𝝉⃗ avec 𝝉⃗ = 𝝉𝒏⃗. La grandeur 𝝉⃗ = 𝝉𝒏⃗ est
paresseuse ; 𝑪𝟏 , lui, en revanche continue à tourner avec une vitesse appelée contrainte de viscosité.
angulaire 𝝎𝟏 .
Nous savons vu dans l’exercice 3.1 que le champ des vitesses pouvait
Supposons que l’axe 𝑶𝒛 commun aux deux cylindres soit vertical 𝟏 𝒓
s’écrire en coordonnées cylindriques (𝒓, 𝜽, 𝒛) : 𝑽⃗ = 𝑨 − 𝟐 𝒆𝜽⃗
ascendant. Le domaine d’étude D est le volume compris entre 𝐶 et 𝒓 𝑹𝟐

𝐶 et deux portions de plans 𝜫𝟏 et 𝜫𝟐 perpendiculaires à Oz et distant 𝑹𝟐𝟏 𝑹𝟐𝟐


avec 𝑨 = 𝝎𝟏 .
𝑹𝟐𝟐 𝑹𝟐𝟏
d’une longueur l (cf. figure). Dans la suite, on désignera par les mêmes
symboles 𝑪𝟏 , 𝑪𝟐 , 𝜫𝟏 , 𝜫𝟐 les parties de ces cylindres et plans Nous supposerons en outre que la pression p ne dépend pas de 𝜽.
composant le domaine la frontière S et D. les seules actions à distance Enfin, nous désignerons par 𝝆 la masse volumique du fluide supposée
sont celles de la pesanteur d’intensité constante g. constante.
1- Déterminer la contrainte 𝑻⃗𝒑𝒊 exercée par le fluide sur 𝑪𝒊 en
un point de 𝑪𝒊 , i=1,2. Expliquer pourquoi le coefficient de
viscosité 𝜼 a quelques raisons de se sentir frustré.
2- Montrer que la puissance 𝒑𝒆 des efforts extérieurs s’exerçant
sur D est donnée par 𝒑𝒆 = 𝟒𝝅𝝁𝒍𝝎𝟏 𝑨.
3- Déterminer la puissance 𝒑𝒊 des efforts intérieurs à D.
4- L’application d’un théorème de l’énergie cinétique nous
La relation entre le tenseur de de taux de déformtion 𝑫 et le tenseur aurait-elle permis d’économiser nos efforts (intérieurs
des contraintes de Cauchy est donnée par : comme extérieurs) ?
5- Déterminer la résultante 𝓕, des efforts de contact exercés par
𝝈 = −𝒑𝑰 + 𝝉, 𝝉 = 𝜼 𝒅𝒊𝒗𝑽⃗ 𝑰 + 𝟐𝝁𝑫 (Loi de Newton) le fluide sur 𝑪𝒊 , i=1,2.
Où 𝜼 et 𝝁 sont des coefficients de viscosité supposés constants (𝝁 > 6- a) Montrer que le moment 𝓜𝟏 par rapport à l’axe 𝑶𝒛 des
𝟎), 𝒑 est le champ de pression (𝒑 > 𝟎). 𝝉 est le tenseur des contraintes efforts de contact exercés par le fluide sur 𝑪𝟏 est donné par
de viscosité. 𝓜𝟏 = −𝟒𝝅𝝁𝒍𝑨.
a) Etablir une relation entre 𝒑𝒆 et la rotation instantanée
𝝎𝟏 𝒛⃗ du cylindre 𝑪𝟏 .

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 79


7- Transposer les résultats précédents au cas où le cylindre 𝑪𝟐 a
disparu (𝑹𝟐 →∝).
Question : 6 points Question :
1. Définir les termes suivants :
a) Milieu continu b) Référentiel
c) Ligne de courant d) Ligne d’émission
e) Vecteur transporté f) Vecteur transformé
g) Transformation homogène h) condition de compatibilité
2. Consider the vector 𝑥⃗ = 𝑥 𝑒⃗ having a magnitude squared 𝑥 =
𝑥 + 𝑥 + 𝑥 .Determine as a fonction of 𝑥 and a positive integer 𝑛.
a) 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑥 b) 𝑔𝑟𝑎𝑑 𝑥
c) 𝛻 (1⁄𝑥 ) d) 𝑑𝑖𝑣(𝑥 𝑥⃗)
3. If 𝐴 = 𝛿 𝐵 + 3𝐵 , determine 𝐵 and using that solve for 𝐵
in terms of 𝐴 and its first invariant, 𝐴 .

Examen 2017-2018

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 80


LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 81
a) 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑥 b) 𝑔𝑟𝑎𝑑 𝑥
c) 𝛻 (1⁄𝑥 ) d) 𝑑𝑖𝑣(𝑥 𝑥⃗)
2) Simplifier et calculer les valeurs exactes des expressions suivantes :
a) 𝜀 𝑎𝑎 b) 𝜀 𝛿
c) 𝜀 𝑎 𝑇 d) 𝜀 𝛿 𝑣
Exercice 1 : (9pts)
On étudie l’écoulement d’un gaz dans la région situé entre les deux
cylindres circulaires coaxiaux d’axes 𝑒 ⃗ de rayon 𝑟 = 𝑎 𝑒𝑡 𝑟 =
𝑏, (0 < 𝑎 < 𝑏) et supposé fixe par rapport à un repère ℝ =
(𝑂, 𝑒⃗ , 𝑒⃗ , 𝑒⃗ ).Le champ de vitesse dans le fluide est donné par :
𝑣⃗(𝑀) = 𝑟𝑐𝑜𝑠𝜃𝑒 ⃗ ,où (𝑒⃗ , 𝑒⃗ , 𝑒⃗ ) est la base des coordonnées
cylindriques associée au point 𝑀 et (𝑟, 𝜃, 𝑧) ses coordonnées dans ce
repère.
1. On suppose que l’axe (𝑂, 𝑒 ⃗) est lumineux et que l’intensité
d’éclairement d’une particule gazeuse 𝑀(𝑟, 𝜃, 𝑧) est donné, à l’instant
𝑡,par :𝑓(𝑟, 𝑡) = 𝑒 , 𝑜ù 𝐴 est une constante positives. Calculer le
taux de variation d’éclairement subi par une particule situé en
(𝑟, 𝜃, 𝑧) à l’instant 𝑡.
2. On considère le domaine matériel qui à l’instant 𝑡 est défini
Contrôle continu 2016/2017 par :
𝛺 = (𝑎 < 𝑟 < 𝑏, 0 < 𝜃 < 𝜋⁄2 , 0 < 𝑧 < 1).Soit 𝐼(𝑡) l’intensité
lumineuse contenue dans 𝛺 définie par : 𝐼(𝑡) =
Question:
∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑥. Calculer la dérivé particulaire de 𝐼 à l’instant 𝑡.
1) Consider the vector 𝑥⃗ = 𝑥 𝑒⃗ having a magnitude squared 𝑥 =
𝑥 + 𝑥 + 𝑥 .Determine as a fonction of 𝑥 and a positive integer 𝑛.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 82


3. On intercale entre les cylindres un fibre d’axe 𝑒 ⃗, dont la 1. Définir état de déformation en un point
section à l’instant 𝑡 est le cercle :𝑟 (𝑡) = 𝑐𝑜𝑠𝑤𝑡 + .0 On 2. Quand dit-on qu’un solide est en état déformation plane ?
suppose que l’introduction de ce fibre ne perturbe pas l’écoulement 3. a) Donner la matrice [∑(𝑀)] dans le cas d’un état de contrainte
mais que désormais l’éclairement reçu par une particule est donnée
uni-axiale d’axe 𝑋⃗
par :
b) Comment appelle-t-on cet état selon le signe de la contrainte
𝑒 𝑠𝑖 𝑟𝜖 𝑎, 𝑟
𝑓(𝑟, 𝑡) = où 𝐵 est une constante positive c) Donner une représentation de cercle de Mohr dans ce cas.
𝑒 𝑠𝑖 𝑟𝜖 𝑟 , 𝑏
Problème 1 :
inférieur à 𝐴 (𝐵 < 𝐴).
Le plan est muni d’un repère orthonormé (𝑀, 𝜎,⃗ 𝜏⃗)
Calculer ; 1. Sur l’axe (𝑀, 𝜎,⃗ ),construire les points 𝑃, 𝑄 𝑒𝑡 𝑂 tels que
Exercice 2 : (6pts) 𝑴𝑷 = 𝝈𝒙 𝑴𝑸 = 𝝈𝒚 𝑴𝑶 =
𝝈𝒙 𝝈𝒚
on suppose que
Une déformation homogène est donnée par les équations : 𝝈𝒙 > 𝝈 𝒚
𝑥 =𝑋 −𝑋 +𝑋 ; 𝑥 =𝑋 −𝑋 +𝑋 ;𝑥 = 𝑋 − 𝑋 + 𝑋 . 2. Construire parallèlement à (𝑀, 𝜏⃗) le point 𝑆 tel que 𝑃𝑆 = 𝜏
Déterminer : (On pourra remarquer que 𝑆(𝜎 , 𝜏 ))
1. La dilatation dans la direction 𝑢 ⃗ = (𝑒 ⃗ + 𝑒 ⃗). 3. Exprimer 𝑂𝑃 en fonction de 𝜎 𝑒𝑡 𝜎

2. l’angle 𝜃 que forment entre eux les transportés des éléments 4. Exprimer tan(𝑂𝑃⃗, 𝑂𝑆⃗) = tan(2𝜑) en fonction de
ayant dans la configuration de départ des directions 𝑢⃗ 𝑒𝑡 𝑢⃗ = 𝑒⃗ . 𝝈𝒙 , 𝝈𝒙 𝒆𝒕 𝝉𝒙𝒚 .
3. La dilatation volumique 𝑑𝑉 ⁄𝑑𝑉′ de cette déformation, et vérifier 5. Calculer le rayon du « cercle de Mohr » de centre 𝑂 et de
votre résultat par l’expression du troisième invariant élémentaire du rayon 𝑅 = 𝑂𝑆 en fonction de 𝝈𝒙 ,𝝈𝒚 ,et 𝝉𝒙𝒚 .
tenseur 𝜀̿.
6. Déduire les valeurs de 𝑀𝐴 = 𝜎 et 𝑀𝐵 = 𝜎 qui sont les
contraintes principales.
Examen MMC + ELASTICITE 2016/2017
Application numérique : 𝜎 = 100𝑀𝑃𝑎 ; 𝜎 = 50𝑀𝑃𝑎 et
𝜏 = 30 𝑀𝑃𝑎.
Question de cours :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 83


7. Calculer l’angle 𝜑 ainsi que les contrainte principales 𝜎 et On suppose que le tenseur de contrainte
𝜎 . 𝜎 en (𝑀𝑃𝑎)Dans le repère 𝑃𝑥 𝑥 𝑥 est
Problème 2 : repéré par la matrice suivante : [𝜎] =
18 0 −12
Le champ d’une déformation est exprimé 0 6 0 .Si l’axe 𝑥′ fait un angle
par : −12 0 24
identique 𝛽 ave les axes 𝑥 , 𝑥 𝑒𝑡 𝑥 et
𝑥 = 𝜇(𝑋 cos 𝛽𝑋 + 𝑋 sin 𝛽𝑋 ); 𝑥 =
sachant que l’axe 𝑥′ se trouve dans le plan
𝑣𝑋 ; 𝑥 = 𝜇(−𝑋 sin 𝛽𝑋 +
𝑥 𝑥 comme cela est représenté. Les deux
𝑋 cos 𝛽𝑋 ); 𝜇, 𝛽 𝑒𝑡 𝑣 étant des
repères étant directs.
constantes.
1) Déterminer la matrice [𝜎′] de [𝜎] dans le repère 𝑃𝑥′ 𝑥′ 𝑥′
a) Déterminer la relation entre ces
constantes si la déformation obtenue 2) On construit un nouveau tenseur 𝜀̿ ( [𝜀] = [𝜎′] + [𝜃]) à partir du
permet de qualifier le milieu d’incompressible. tenseur 𝜎 toujours dans le nouveau repère et [𝜃] =
b) Si cette déformation est appliquée sur le cylindre circulaire ci- ⎡ 20 20 − 2√2 0 ⎤
contre, déterminer : ⎢28 − 2√2 28 − ⎥ . Quelle est la nature de 𝜀̿.

⎢ ⎥
1. La longueur 𝑙 d’un élément de la surface latérale qui a une ⎣ 0 − −12⎦

longueur unitaire et qui est parallèle à l’axe du cylindre dans la
3) Donner les contraintes principales du tenseur 𝜀 et tracer les cercles
configuration initiale, en fonction de 𝐿,de la dimension 𝑎 et des
de Mohr correspondants. Que pouvez-vous conclure ?
constante 𝜇, 𝛽 𝑒𝑡 𝑣.
4) Les directions principales de 𝜀 et la base associée au point 𝑃.
2. La longueur initiale 𝐿 d’un élément de surface latérale, qui a
une longueur unitaire et qui est parallèle à l’axe du cylindre après la 5) Déterminer dans la base issue de 𝜀, les composants des matrices
déformation. [𝜎′] 𝑒𝑡 [𝜃].
Problème 3 :
Contrôle continu 2015/2016

Question :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 84


1. Définir les termes suivants : 4) Le tenseur des déformations des Green-Lagrange 𝐸 , le
a) Milieu continu b) Référentiel glissement des deux directions orthogonales 𝑒 ⃗ et 𝑒 ⃗,et les
allongements unitaires dans les même directions.
c) Ligne de courant d) Ligne d’émission
5) Les parties symétrique et antisymétrique du tenseur gradient du
e) Vecteur transporté f) Vecteur transformé déplacement
g) Transformation homogène h) condition de compatibilité
6) Les directions principales 𝐷⃗ de la déformation et les transportées
2. Consider the vector 𝑥⃗ = 𝑥 𝑒⃗ having a magnitude squared 𝑥 = des vecteurs 𝐷⃗
𝑥 + 𝑥 + 𝑥 .Determine as a fonction of 𝑥 and a positive integer 𝑛.

7) En posant 𝐵⃗ = et 𝑏⃗ = 𝐹 𝐵⃗ pour 𝑣 = 0.25, définir 𝑅 la
a) 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑥 b) 𝑔𝑟𝑎𝑑 𝑥 ⃗

c) 𝛻 (1⁄𝑥 ) d) 𝑑𝑖𝑣(𝑥 𝑥⃗) rotation et 𝑉 la déformation pure correspondantes. Calculer les valeurs
des dilatations principales et matérialiser sur un même schéma les
3. If 𝐴 = 𝛿 𝐵 + 3𝐵 , determine 𝐵 and using that solve for 𝐵
dites déformations pure et les transportées des vecteurs 𝐷⃗.
in terms of 𝐴 and its first invariant, 𝐴 .
8) Dans l’hypothèse des petites transformations (𝑣 =
Exercice 1 : 0.0001 𝑝𝑎𝑟 𝑒𝑥𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒) comparer 𝐸 et 𝜀̿ ; déterminer dans ce cas les
Considérons la transformation suivante, appelée glissement déformations et les directions principales de la déformation
simple, définie par : Exercice 2 :
𝑥⃗ = 𝝌⃗ 𝑋⃗, 𝑡 = 𝑋⃗ + 2𝑣(𝑡)𝑋 ⃗𝑒⃗. Définir : On étudie l’écoulement d’un gaz dans la région situé entre les deux
cylindres circulaires coaxiaux d’axes 𝑒 ⃗ de rayon 𝑟 = 𝑎 𝑒𝑡 𝑟 =
1) La matrice du tenseur gradient de la transformation 𝐹⃗ dans la
𝑏, (0 < 𝑎 < 𝑏) et supposé fixe par rapport à un repère ℝ =
base ℬ(𝑒⃗)
(𝑂, 𝑒⃗ , 𝑒⃗ , 𝑒⃗ ).Le champ de vitesse dans le fluide est donné par :
2) Les transformées 𝑓⃗ des vecteurs 𝑒⃗, calculer le Jacobien de cette 𝑣⃗(𝑀) = 𝑟𝑐𝑜𝑠𝜃𝑒 ⃗ ,où (𝑒⃗ , 𝑒⃗ , 𝑒⃗ ) est la base des coordonnées
transformation 𝐽. cylindriques associée au point 𝑀 et (𝑟, 𝜃, 𝑧) ses coordonnées dans ce
repère.
3) Le tenseur de dilatation de Cauchy-Green 𝐶̿ et les dilatation dans
les direction 𝑒⃗ 1. On suppose que l’axe (𝑂, 𝑒 ⃗) est lumineux et que l’intensité
d’éclairement d’une particule gazeuse 𝑀(𝑟, 𝜃, 𝑧) est donné,à l’instant

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 85


𝑡,par :𝑓(𝑟, 𝑡) = 𝑒 , 𝑜ù 𝐴 est une constante positives. Calculer le a) Milieu continu b) Référentiel

taux de variation d’éclairement subi par une particule situé en c) Ligne de courant d) Ligne d’émission
(𝑟, 𝜃, 𝑧) à l’instant 𝑡. e) Vecteur transporté f) Vecteur transformé
2. On considère le domaine matériel qui à l’instant 𝑡 est défini g) Transformation homogène h) condition de compatibilité
par :
𝛺 = (𝑎 < 𝑟 < 𝑏, 0 < 𝜃 < 𝜋⁄2 , 0 < 𝑧 < 1).Soit 𝐼(𝑡) l’intensité Problème :(10pts)
lumineuse contenue dans 𝛺 définie par : 𝐼(𝑡) = ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑥. Calculer
Soit en un point 𝑀 d’un matériau, le tenseur des contraintes défini
la dérivé particulaire de 𝐼 à l’instant 𝑡. 0.7𝛼 3.6𝛼 0
3. On intercale entre les cylindres un fibre d’axe 𝑒 ⃗, dont la dans la base orthonormé (𝑒⃗) par : 𝜎 = 3.6𝛼 2.8𝛼 0 …MPa
0 0 7.6
section à l’instant 𝑡 est le cercle :𝑟 (𝑡) = 𝑐𝑜𝑠𝑤𝑡 + .0 On avec 𝛼 𝜖 [0; +∞[
suppose que l’introduction de ce fibre ne perturbe pas l’écoulement
a) Quelle est l’état de contrainte pour 𝛼 = 0?
mais que désormais l’éclairement reçu par une particule est donnée
par : b) Déterminer en fonction de 𝛼 ,les contraintes principales 𝜎 et les
directions principales associées 𝑛⃗.
𝑒 𝑠𝑖 𝑟𝜖 𝑎, 𝑟
𝑓(𝑟, 𝑡) = où 𝐵 est une constante positive c) Quelle est l’angle de la rotation qui transforme la base (𝑒⃗) en (𝑛⃗) ?
𝑒 𝑠𝑖 𝑟𝜖 𝑟 , 𝑏
d) Déterminer les valeurs de 𝛼 correspondants à un état triaxial de
inférieur à 𝐴 (𝐵 < 𝐴). révolution ;
Calculer , e) En supposant que 𝛼 = 1, calculer la contrainte appliquée en 𝑀 sur
la facette dont la normal a pour cosinus directeur (√3⁄2 ; 1⁄2 ; 0)
dans la base (𝑒⃗) .
Examen 2015-2016
f) Retrouver le résultat de e) par construction sur les cercles de Mohr
correspondant.
Question de cours :(2pts)
g) Même question que la question e) en prenant la facette ayant pour
Définir les termes suivants :
cosinus directeur (1⁄√2; 1⁄√6; 1⁄√3) dans (𝑒⃗) .

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 86


h) Dans la base principale des contraintes, déterminer les valeurs de b) Donner les expressions des déformations latérale et
𝛼 pour qu’en 𝑀: longitudinale ;
1) L’état de contrainte soit cylindrique ; c) Donner l’expression du coefficient de poisson.
2) L’état de contrainte soit un état de cisaillement simple superposé II- Problème
à un état hydrostatique. Le plan est muni d’un repère orthonormé (𝑀, 𝜎,⃗ 𝜏⃗)
i) Pour 𝛼 = 1,trouver la valeur de la contrainte de cisaillement
1. Sur l’axe (𝑀, 𝜎,⃗ ),construire les points 𝑃, 𝑄 𝑒𝑡 𝑂 tels que
maximum ainsi que la direction de la normal correspondante par
𝝈𝒙 𝝈𝒚
calcul et par construction ; 𝑴𝑷 = 𝝈𝒙 𝑴𝑸 = 𝝈𝒚 𝑴𝑶 = on suppose que
j) Pour 𝛼 = 2,trouver la valeur de la contrainte de cisaillement 𝝈𝒙 > 𝝈 𝒚
maximum ainsi que la direction de la normale correspondante par
2. Construire parallèlement à (𝑀, 𝜏⃗) le point 𝑆 tel que 𝑃𝑆 = 𝜏
calcul et par construction ;
(On pourra remarquer que 𝑆(𝜎 , 𝜏 ))
3. Exprimer 𝑂𝑃 en fonction de 𝜎 𝑒𝑡 𝜎
ELASTICITE
4. Exprimer tan(𝑂𝑃⃗, 𝑂𝑆⃗) = tan(2𝜑) en fonction de
Question de cours :
𝝈𝒙 , 𝝈𝒙 𝒆𝒕 𝝉𝒙𝒚 .
1- Donner la différence entre action et sollicitation et donner un
exemple pour chaque cas. 5. Calculer le rayon du « cercle de Mohr » de centre 𝑂 et de
rayon 𝑅 = 𝑂𝑆 en fonction de 𝝈𝒙 ,𝝈𝒚 ,et 𝝉𝒙𝒚 .
2- Donner la différence entre déplacement et déformation – faire un
schéma explicatif. 6. Déduire les valeurs de 𝑀𝐴 = 𝜎 et 𝑀𝐵 = 𝜎 qui sont les
contraintes principales.
Application numérique : 𝜎 = 100𝑀𝑃𝑎 ; 𝜎 = 50𝑀𝑃𝑎 et 𝜏 =
Exercice 1 :
30 𝑀𝑃𝑎.
On considère une barre en acier de section et de diamètre 𝐷 soumis
7. Calculer l’angle 𝜑 ainsi que les contrainte principales 𝜎 et
à une force de traction 𝐹 de direction horizontale (uni-axiale) 𝜎 .
a) Faire le schéma de principe NB : DOCUMENT NON AUTORSES

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 87


Contrôle continu de MMC 2014/2015 III. On prend 𝑎 = 𝑏 = 0.005
1. On n’utilise pas les conséquences de l’hypothèse des petites
Problème 𝑵 1 transformations.

On considère le champ de déplacement plan défini dans le repère a. Déterminer la matrice du tenseur des dilatations 𝐶̿ en 𝐷
orthonormé direct 𝑅(𝑂, 𝑒⃗ ) par : 𝑈(𝑋 , 𝑋 ) = 𝑋 𝑋 (𝑎𝑒⃗ + 𝑏𝑒⃗ ) b. Déterminer les dilations en 𝐷 dans les directions définie par
𝑋 𝑒𝑡 𝑋 étant les coordonnées de Lagrange, 𝑎 𝑒𝑡 𝑏 des constantes les vecteurs 𝐷 𝐶⃗ et 𝐷 𝑂⃗.
strictement positives. On note 𝐵(𝑒⃗ )la base correspondante et l’instant
𝑡 sera exclu des notations. c. Comparer les matrices des tenseurs 𝐸 𝑒𝑡 𝜀̿ en 𝐷 dans la base 𝐵.

I.1. Déterminer le lieu des points dans la configuration initiale où la 2. Comparer les résultats du 1. Avec ceux obtenus en utilisant
condition de non-inter pénétrabilité de la matière n’est pas satisfaite. l’hypothèses des petites transformations.

2.a) déterminer dans la base 𝐵 les composantes :-Tenseur de Cauchy- 3. Tracer la courbe transformé du triangle 𝐷 𝑂𝐶
Green 𝐶̿ ;-du Tenseur des déformations de Green-Lagrange 𝐸 ;-Des Problème 𝑵 2
tenseurs 𝐻 = 𝐺𝑟𝑎𝑑 𝑈; 𝜀̿ = 𝐻 et 𝜔 = 𝐻 On étudie l’écoulement d’un gaz dans la région situé entre les deux
b) Montrer que si 𝑎 𝑒𝑡 𝑏 sont petits devant 1 on a bien 𝐸 ≈ 𝜀̿ cylindres circulaires coaxiaux d’axes 𝑒 ⃗ de rayon 𝑟 = 𝑎 𝑒𝑡 𝑟 =
𝑏, (0 < 𝑎 < 𝑏) et supposé fixe par rapport à un repère ℝ =
II. On prend 𝑎 = 𝑏 = 1 et on se place au voisinage du point 𝐷 de
(𝑂, 𝑒⃗ , 𝑒⃗ , 𝑒⃗ ).Le champ de vitesse dans le fluide est donné par :
coordonnées (1, −1,0) dans R.Soit 𝐶 le point de coordonnées (1,1,0)
𝑣⃗(𝑀) = 𝑟𝑐𝑜𝑠𝜃𝑒 ⃗ ,où (𝑒⃗ , 𝑒⃗ , 𝑒⃗ ) est la base des coordonnées
.
cylindriques associée au point 𝑀 et (𝑟, 𝜃, 𝑧) ses coordonnées dans ce
1. Déterminer les dilatations en 𝐷 dans les directions définies par les repère.
vecteurs 𝐷 𝐶⃗ et 𝐷 𝑂⃗. 1. On suppose que l’axe (𝑂, 𝑒 ⃗) est lumineux et que l’intensité
2. Déterminer l’angle 𝛼 que forme les vecteurs transportés de deux d’éclairement d’une particule gazeuse 𝑀(𝑟, 𝜃, 𝑧) est donné,à l’instant
fibres élémentaires 𝑑𝑋⃗ et 𝑑𝑋⃗,d’origine 𝐷 et dont les directions 𝑡,par :𝑓(𝑟, 𝑡) = 𝑒 , 𝑜ù 𝐴 est une constante positives. Calculer le
respectives sont celles de 𝐷 𝐶⃗ et 𝐷 𝑂⃗. taux de variation d’éclairement subi par une particule situé en
3. Déterminer les transformés respectives des segments (𝑟, 𝜃, 𝑧) à l’instant 𝑡.
[𝑂𝐶 ], [𝐷 𝐶 ], [𝐷 𝑂]

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 88


2. On considère le domaine matériel qui à l’instant 𝑡 est défini
par :
𝛺 = (𝑎 < 𝑟 < 𝑏, 0 < 𝜃 < 𝜋⁄2 , 0 < 𝑧 < 1).Soit 𝐼(𝑡) l’intensité
lumineuse contenue dans 𝛺 définie par : 𝐼(𝑡) =
∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑥. Calculer la dérivé particulaire de 𝐼 à l’instant 𝑡.
Etant donné l’état des contraintes indiqué dans la
3. On intercale entre les cylindres un fibre d’axe 𝑒 ⃗, dont la figure ci-contre(𝐼, 𝐼𝐼 𝑒𝑡 𝐼𝐼𝐼 = direction principales).
section à l’instant 𝑡 est le cercle :𝑟 (𝑡) = 𝑐𝑜𝑠𝑤𝑡 + .0 On Déterminer :
suppose que l’introduction de ce fibre ne perturbe pas l’écoulement
a) Construire les cercles de Mohr correspondants ;
mais que désormais l’éclairement reçu par une particule est donnée
par : b) Analytiquement et graphiquement les
composantes tangentielles 𝑇 , 𝑇 , 𝑇 de la contrainte 𝑇(𝑛) ;
𝑒 𝑠𝑖 𝑟𝜖 𝑎, 𝑟
𝑓(𝑟, 𝑡) = où 𝐵 est une constante positive c) Les contraintes normales 𝜎′ et tangentielle 𝜏′ dans le plan
𝑒 𝑠𝑖 𝑟𝜖 𝑟 , 𝑏 parallèle à l’axe 𝐼 et incliné de 𝛽 = 30 ;
inférieur à 𝐴 (𝐵 < 𝐴). d) Les contraintes normales 𝜎′′ et tangentielle 𝜏′′ dans le plan
Calculer , parallèle à l’axe 𝐼𝐼 et incliné de 𝛾 = 60 ;
e) Les contraintes normales 𝜎′′′ et tangentielle 𝜏′′′ dans le plan
Présentation : (2pts)
parallèle à l’axe 𝐼𝐼𝐼 et incliné de 𝛼 = 30 ;
f) Les contraintes octaédrique normale 𝜎 ,tangentielle 𝜏 et
Examen 2014/2015 résultant 𝑃 des contraintes dans une aire également incliné (𝛼 = 𝛽 =
𝛾) aux trois axes principaux ;
Questions : g) Les dilatations linéiques principales ;
h) La variation relative du volume ;
Construire les cercles de Mohr pour les états de contrainte ci- i) Les énergies potentielles spécifiques de déformations élastique
dessus représenté à travers le système de coordonné rectangulaire. 𝑤, de changement de forme 𝑤 , et de changement de volume 𝑤 .𝐸 =
Problème 1 : 2.1 𝑘𝑔⁄𝑐𝑚 ; coef de poisson 𝜇 = 0.3;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 89


ELASTICITE On considère une
plaque rectangulaire
Question de cours :
de section constante
1. Donner la différence entre action et sollicitation et d’épaisseur
2. définir faisceaux de contrainte en un point M d’un solide unitaire, centré sur un
repère principale
3. On considère un repère de régence formé par les directions
(𝑂, 𝑋⃗, 𝑌⃗ ) et soumise
principales ℜ(𝑀, 𝑋⃗, 𝑌⃗ ) et les contraintes principales 𝜎 𝑒𝑡 𝜎 avec :
à un effort
∑(𝑀, 𝑛⃗) = (∑ = 𝜎 𝑐𝑜𝑠𝜑 , ∑ = 𝜎 𝑠𝑖𝑛𝜑) avec 𝜑 l’angle entre la d’extension.
normale 𝑛⃗ et l’axe des 𝑋⃗
Démontrer que :𝜀 = (𝜎 − 𝑣𝜎 ) et 𝜀 = (𝜎 − 𝑣𝜎 ) où
Donner l’équation de l’ellipse de lamé. 𝑣 𝑒𝑡 𝐸 sont des grandeurs caractéristique du matériau.
4. Donner la matrice [∑(𝑀)] dans le cas d’un état de contrainte
isotrope. Contrôle continu 2013/2014
Problème 1 :
On considère un état des contraintes en un point 𝑀 défini par :𝜎 = Question de cours :(2pts)
120 𝑀𝑝𝑎, 𝜎 = 60 𝑀𝑝𝑎, 𝜏 = 20 𝑀𝑝𝑎.
1) Définir les termes suivants :
1. Déterminer l’angle 𝜑. a) Milieu continu b) Référentiel
2. Déterminer les contraintes principales 𝜎 𝑒𝑡 𝜎 par la méthode c) Ligne de courant d) Ligne d’émission
pratique des cercles de Mohr.
e) Vecteur transporté f) Vecteur transformé
Problème 2
g) Transformation homogène h) condition de compatibilité
2) Simplifier et calculer les valeurs exactes des expressions suivantes :
a) 𝜀 𝑎𝑎 b) 𝜀 𝛿
c) 𝜀 𝑎 𝑇 d) 𝜀 𝛿 𝑣
Problème 1 :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 90


Considérons la transformation suivante, appelée glissement
simple, définie par :
Problème 2 : Elasticité
𝑥⃗ = 𝝌⃗ 𝑋⃗, 𝑡 = 𝑋⃗ + 2𝑣(𝑡)𝑋 ⃗𝑒⃗. Définir : I. On considère un solide (𝑆) soumis à un système des forces
1) La matrice du tenseur gradient de la transformation 𝐹⃗ dans la extérieur. Soit 𝑑𝐹⃗ un élément de force sur un élément de surface 𝑑𝑆
base ℬ(𝑒⃗) autours d’un point 𝑀 du solide. Donner l’expression de la contrainte
∑(⃗𝑀, 𝑛⃗) d’orientation de surface 𝑛⃗. Quel est alors l’unité de la
2) Les transformées 𝑓⃗ des vecteurs 𝑒⃗, calculer le Jacobien de cette
contrainte ?
transformation 𝐽.
3) Le tenseur de dilatation de Cauchy-Green 𝐶̿ et les dilatation dans
les direction 𝑒⃗ II. Considérons le
point 𝑀 d’un élément
4) Le tenseur des déformations des Green-Lagrange 𝐸 , le de surface 𝛥𝑆 tel que
glissement des deux directions orthogonales 𝑒 ⃗ et 𝑒 ⃗,et les représenté sur la figure
allongements unitaires dans les même directions. ci-dessous.
5) Les parties symétrique et antisymétrique du tenseur gradient du 1) Définir contrainte
déplacement tangentielle 𝜏⃗ et
6) Les directions principales 𝐷⃗ de la déformation et les transportées contrainte normale 𝜎⃗ et faire leur représentation graphique.
des vecteurs 𝐷⃗ 2) Donner l’expression vectoriel de ∑(⃗𝑀, 𝑛⃗)

7) En posant 𝐵⃗ =

et 𝑏⃗ = 𝐹 𝐵⃗ pour 𝑣 = 0.25, définir 𝑅 la 3) Donner la signification des indices 𝑛 𝑒𝑡 𝑡 dans le terme 𝜏⃗

rotation et 𝑉 la déformation pure correspondantes. Calculer les valeurs


des dilatations principales et matérialiser sur un même schéma les
Examen 2013/2014
dites déformations pure et les transportées des vecteurs 𝐷⃗.
Questions :
8) Dans l’hypothèse des petites transformations (𝑣 =
0.0001 𝑝𝑎𝑟 𝑒𝑥𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒) comparer 𝐸 et 𝜀̿ ; déterminer dans ce cas les
déformations et les directions principales de la déformation

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 91


Construire les cercles de Mohr pour les états de contrainte ci- f) Les contraintes octaédrique normale 𝜎 ,tangentielle 𝜏 et
dessus représenté à travers le système de coordonné rectangulaire. résultant 𝑃 des contraintes dans une aire également incliné (𝛼 = 𝛽 =
𝛾) aux trois axes principaux ;
g) Les dilatations linéiques principales ;
h) La variation relative du volume ;
i) Les énergies potentielles spécifiques de déformations élastique
𝑤, de changement de forme 𝑤 , et de changement de volume 𝑤 .𝐸 =
2.1 𝑘𝑔⁄𝑐𝑚 ; coef de poisson 𝜇 = 0.3;

Problème 1 :
ELASTICITE
Etant donné l’état des contraintes indiqué
dans la figure ci-contre(𝐼, 𝐼𝐼 𝑒𝑡 𝐼𝐼𝐼 = Question de cours :
direction principales). 1. Donner la différence entre action et sollicitation
Déterminer : 2. définir faisceaux de contrainte en un point M d’un solide
a) Construire les cercles de Mohr 3. On considère un repère de régence formé par les directions
correspondants ;
principales ℜ(𝑀, 𝑋⃗, 𝑌⃗ ) et les contraintes principales 𝜎 𝑒𝑡 𝜎 avec :
b) Analytiquement et graphiquement les composantes tangentielles
∑(𝑀, 𝑛⃗) = (∑ = 𝜎 𝑐𝑜𝑠𝜑 , ∑ = 𝜎 𝑠𝑖𝑛𝜑) avec 𝜑 l’angle entre la
𝑇 , 𝑇 , 𝑇 de la contrainte 𝑇(𝑛) ;
normale 𝑛⃗ et l’axe des 𝑋⃗
c) Les contraintes normales 𝜎′ et tangentielle 𝜏′ dans le plan
Donner l’équation de l’ellipse de lamé.
parallèle à l’axe 𝐼 et incliné de 𝛽 = 30 ;
4. Donner la matrice [∑(𝑀)] dans le cas d’un état de contrainte
d) Les contraintes normales 𝜎 et tangentielle 𝜏 dans le plan
isotrope.
parallèle à l’axe 𝐼𝐼 et incliné de 𝛾 = 60
e) Les contraintes normales 𝜎′′′ et tangentielle 𝜏′′′ dans le plan
parallèle à l’axe 𝐼𝐼𝐼 et incliné de 𝛼 = 30 ; Problème 1 :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 92


On considère un état des contraintes en un point 𝑀 défini par :𝜎 =
120 𝑀𝑝𝑎, 𝜎 = 60 𝑀𝑝𝑎, 𝜏 = 20 𝑀𝑝𝑎.
1. Déterminer l’angle 𝜑.
2. Déterminer les contraintes principales 𝜎 𝑒𝑡 𝜎 par la méthode
pratique des cercles de Mohr.

Problème 2
On considère une plaque rectangulaire de section constante et
d’épaisseur unitaire, centré sur un repère principale (𝑂, 𝑋⃗, 𝑌⃗) et
soumise à un effort d’extension.

Démontrer que :𝜀 = (𝜎 − 𝑣𝜎 ) et

𝜀 = (𝜎 − 𝑣𝜎 ) où 𝑣 𝑒𝑡 𝐸 sont respectivement le module de


Poisson et le module de Young

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 93


ASTUCES
Vous vous souvenez de l’algèbre linéaire, cette fameuse matière
assez facile mais qui demandait beaucoup de concentration ? Et bien
un frère-vous est donné en ce semestre : Méthodes Numériques
enseigné par Dr Tagoudjeu Jacques.

I. Comment aborder le cours magistral

La manière d’aborder ce cours n’est pas différente de celle utilisée


pour le cours d’info 4. On doit suivre ce que dit le prof d’une oreille
attentive. Noter les explications qu’il donne car elles viennent souvent
METHODES NUMERIQUES sous forme de questions de cours aux examens. Il est important
d’essayer de comprendre cette matière car elle sert de base aux calculs
de structure socle du Génie Civil. Nul ne peut étudier des structures
hyperstatiques s’il ne maîtrise les méthodes de résolution des
systèmes d’équations.

Alors restez concentrés et posez des questions si vous rencontrez des


embuches face à certaines méthodes.

II. Comment aborder les épreuves

L’épreuve est généralement notée sur plus de 20 points.

 Une partie questions de cours : si vous assistez à tous les


cours du Dr TAGOUDJEU cette partie sera un acquis.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 94


 Des exercices portant sur les méthodes de résolution. 1. On considère la méthode du point fixe définie par la fonction
Bien que les exercices soient indépendants, il paraît judicieux de g pour la résolution de l’équation f(x)=0.
débuter par celui qu’on est sûr d’achever et dans un laps de temps. Le Donner une condition suffisante sur y pour que la méthode soit
temps prévu pour traiter les sujets vous paraitra insuffisant si vous d’ordre p∈ ℕ* ?
commencez par le mauvais exercice et vous risquerez de vous 2. Soient A, une matrice carrée d’ordre n sup-triangulaire
retrouver au rattrapage c.a.d de revenir l’année prochaine vu que inversible et b∈ ℝn.
personne ne valide cette matière au rattrapage. (a) Décrire une méthode de résolution du système Ax=b.
(b) Donner le coût de cette méthode.
Alors faites tout pour valider à la session normale, soyez 3. Soit A une matrice carrée d’ordre n à stricte dominance
concentrés, suivez les cours et vous y parviendrez. diagonale.
(a) Montrer que A est inversible
(b) Montrer que la méthode de Gauss-Seidel pour la
résolution du système Ax=b est convergente.
Beaucoup de courage !!! Exercice 2 (5pts) Factorisation LU
On considère le système d’équations Ax=b avec
−1 2 −3 4 −21
−2 − 1 0 1 51
A= b=
EPREUVES 3 14 − 7 7 −91
−5 − 20 77 − 75 −105
1. Effectuer la factorisation LU de la matrice A.
Contrôle continu 2018-2019 2. En déduire la solution x du système.
Exercice 3 (6pts)
Cf. CC 2016-2017 avec changement des valeurs des matrices.
Soient
Examen 2018-2019
𝑎 4 4 5
A= 4 𝑎 0 , a∈ ℝ ; b= 1
Exercice 1 (5pts) 4 0 𝑎 5

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 95


explicitera la matrice et le second membre de ce
1. Déterminer les valeurs de a pour lesquelles la matrice A système).
est définie positive. (b) Décrire une adaptation de la méthode de Jacobi pour
2. Ecrire explicitement les méthodes de Jacobi et de Gauss- résoudre le système discret obtenu.
Seidel pour le système Ax=b.
3. Déterminer les valeurs de a pour lesquelles ces méthodes
Contrôle continu 2017-2018
convergent.

Exercice 4 (6pts)
Exercice 1 (4pts)
On considère en dimension I, le problème aux limites suivant :
4. On considère la méthode du point fixe définie par la fonction
(P) g pour la résolution de l’équation f(x)=0.
−𝑎(𝑥)𝑢 (𝑥) + 𝑏(𝑥)𝑢 (𝑥) + 𝑐(𝑥)𝑢(𝑥) = 𝑓(𝑥) 𝑝𝑜𝑢𝑟 0 ≤ 𝑥 ≤ 1 Donner une condition suffisante sur y pour que la méthode soit
𝑢(0) = 0; 𝑢 (1) = 0 d’ordre p∈ ℕ* ?
Où a(x), b(x) et c(x) sont des fonctions définies sur [0,1], avec a(x) 5. La factorisation LU de la matrice A est-elle toujours
strictement positive. possible ? Sinon, quelle est la condition sur A pour qu’elle le
soit ?
Soit f une fonction réelle définie sur [0,1]. On suppose que la 6. Quel est l’intérêt de la factorisation dans la résolution des
fonction f est assez régulière. systèmes d’équation linéaire ?
1. Déterminer une formule aux différences d’ordre 2 pour 7. On considère une méthode itérative de résolution des
l’approximation de f’ en un point x0∈]0,1[. systèmes d’équation linéaire de matrice B
2. Déterminer une formule aux différences d’ordre 2 pour (a) Donner une condition nécessaire et suffisante de
l’approximation de f’’ en un point x0∈]0,1[. convergence de cette méthode.
3. On souhaite résoudre le problème (P) par une méthode aux (b) Donner une condition suffisante de convergence de cette
différences finies d’ordre 2. Pour ce faire, on effectue une méthode.
subdivision de l’intervalle [0,1] en n sous-intervalles de 8. Soit A une matrice carrée invisible. Donner une condition
longueur h=1/n. suffisante sur A pour que les méthodes de Jacobi et de
(a) En utilisant les formules aux différences précédentes, Gauss-Seidel pour la résolution des systèmes Ax=b soient
écrire le système discret issu de cette approximation (On convergentes.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 96


Exercice 2 (5pts)
𝑎 0 25 1
On considère le système d’équations Ax=b avec A= 0 4 0 , a∈ ℝ ; b= 1
−1 1 −2 3 16 25 0 𝑎 1
−4 6 − 8 14 72
A= b=
−2 − 4 − 7 1 21 4. Déterminer les valeurs de a pour lesquelles la matrice A
−3 − 1 − 12 11 74 est définie positive.
3. Effectuer la factorisation LU de la matrice A. 5. Ecrire les méthodes de Jacobi et de Gauss-Seidel pour le
4. En déduire la solution x du système. système Ax=b.
6. Déterminer les valeurs de a pour lesquelles ces méthodes
convergent.
Exercice 3 (4pts) 2. La méthode de Richardson stationnaire pour résoudre le
système Bx=c s’écrit
On considère la méthode itérative suivante :
x0∈ ℝ et xn+1 = 𝜙(xn), n=0,1,… x(k+1)=x(k)+𝛼(c-B x(k))

Pour la résolution de l’équation f(x)=0, ou la fonction 𝜙 est définie


On suppose que les valeurs propres de B sont toutes réelles.
par :
(a) Déterminer les valeurs de 𝛼 pour lesquelles la méthode
𝜙(x) = x - 𝛾1f(x) – 𝛾2f2(x) – de Richardson converge.
𝛾3f3(x). (b) Montrer que le paramètre optimal 𝛼 opt de convergence de
cette méthode est donnée par
𝛾1, 𝛾2 et 𝛾3 étant des paramètres arbitraires à déterminer. On suppose
que cette méthode vers une racine simple a de f(x). Déterminer 𝛾1, 𝛾2
et 𝛾3 pour que la méthode soit : 𝛼 opt =

1. D’ordre 3
(c) En déduire en fonction de a la valeur de 𝛼 opt lorsque B=A
2. D’ordre 4.

Exercice 4 (8pts)
1. Soient

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 97


Examen 2017-2018

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 98


3. Quel est l’intérêt de la factorisation des matrices dans la
résolution des systèmes d’équations linéaires.
4. On considère une méthode itérative de résolution des systèmes
d’équations linéaires de matrice B.
a) Donner une condition nécessaire et suffisante de
convergence de cette méthode.
b) Donner une condition suffisante de convergence de
cette méthode.
5. Soit 𝐴 une matrice carrée inversible. Donner une condition
suffisante sur 𝐴 pour que les méthodes de Jacobi et de Gauss-
Seidel pour la résolution du système 𝐴𝑥 = 𝑏 soient
convergentes.
Exercice 2 : Factorisation 𝑳𝑼
On considère le système d’équations 𝐴𝑥 = 𝑏 avec
7 5 3 1 −22
−14 −5 −9 −1 63
𝐴= 𝑏=
21 5 18 2 −106
−28 −5 −27 −2 150
1. Effectuer la factorisation 𝐿𝑈 de la matrice 𝐴.
2. En déduire la solution 𝑥 du système.
Contrôle continu 2016-2017
Exercice 3 : Méthodes itératives de résolution des SEL
1. On considère le système d’équations linéaires suivant :
Exercice 1 : Questions de cours
4 −𝑎 𝑥 𝑏
1. On considère la méthode du point fixe définie par la fonction 𝑔 𝑥 = ,
−𝑎 8 𝑏
pour la résolution de l’équation 𝑓(𝑥) = 0. Donner une
condition suffisante sur 𝑔 pour que la méthode soit d’ordre Où 𝑎 est une constante réelle.
𝑝 ∈ ℕ∗ ? a) Pour quelles valeurs de 𝑎 les méthodes de Jacobi et de
2. La factorisation 𝐿𝑈 de la matrice 𝐴 est-elle toujours possible ? Gauss-Seidel sont-elles convergentes ?
Sinon, quelle est la condition sur A pour qu’elle le soit ?

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 99


b) Déterminer le paramètre optimal de convergence de 𝑥(3𝐴 − 𝑥 ) 1 𝐴
SOR lorsque 𝑎 = 2. 𝑔 (𝑥) = 2𝑥 − √𝐴, 𝑔 (𝑥) = , 𝑔 (𝑥) = 𝑥 + , 𝑔 (𝑥)
2𝐴 2 𝑥
2. Soit 𝐴 = (𝑎 ) une matrice carrée d’ordre n inversible dont les 3𝐴 3𝑥 𝑥
éléments diagonaux sont non nuls. A est écrite sous la forme = + −
8𝑥 4 8𝐴
𝐴 = 𝐷 − 𝐿 − 𝑈où 𝐷 est une matrice diagonale et 𝐿
(respectivement 𝑈) est triangulaire inférieure (respectivement 1. Vérifier que les quatre fonctions admettent √𝐴 comme point
supérieure). fixe.
2. Analyser la convergence de ces méthodes. En cas de
Pour résoudre le système 𝐴𝑥 = 𝑏, on utilise la méthode
convergence, on donnera l’ordre de convergence.
itérative suivante : 𝑥 ∈ℝ
( ) ( ) ( )
𝑎 𝑥 = 𝑎 𝑥 + 𝜔(𝑏 − ∑ 𝑎 𝑥 ) +
𝑟 ∑ 𝑎 (𝑥 − 𝑥
( ) ( )
),
Examen 2016-2017
Où 𝑟 et 𝜔 sont des réels fixés (𝜔 ≠ 0) et 𝑘 = 0,1, …
a) Montrer que la méthode proposée peut s’écrire sous Exercice 1 : Questions de cours
la forme matricielle :
1. Soit 𝐴 une matrice symétrique et définie positive. Sous quelle
𝑥 ( ) = 𝑀(𝑟, 𝜔)𝑥 ( ) + 𝑐 avec : 𝑀(𝑟, 𝜔) = (𝐷 −
condition la méthode de Richardson généralisée de paramètre
𝑟𝐿) (𝑎𝐷 + 𝑏𝐿 + 𝑒𝑈) où 𝑎, 𝑏 er 𝑒 sont des réels 𝛼 converge-t-elle ? Quel est le paramètre optimal de
qu’on exprimera en fonction de 𝑟 et 𝜔 convergence ?
b) Vérifier que cette méthode permet d’obtenir les 2. Quel est l’intérêt de la factorisation des matrices dans la
méthodes de Jacobi, Gauss-Seidel et de relaxation résolution des systèmes d’équations linéaires.
pour des choix appropriés de 𝑟 et 𝜔. 3. Citer trois méthodes de factorisation avec leurs conditions de
c) Montrer que les valeurs propres 𝜆 de 𝑀(𝑟, 𝜔) sont les racines validité.
de l’équation : det(𝛼𝐷 − 𝛽𝐿 − 𝜔𝑈) = 0 avec 𝛼 = 𝜆 + 𝜔 − 4. On suppose que la matrice 𝐴 est à stricte dominance diagonale.
1 et 𝛽 = (𝜆 − 1)𝑟 + 𝜔.
Montrer que les méthodes de Jacobi et de Gauss-Seidel pour
la résolution du système 𝐴𝑥 = 𝑏 sont convergentes.
Exercice 4: Méthodes du point fixe Exercice 2 Factorisation 𝑳𝑼
Soit 𝐴 un réel strictement positif. Afin de déterminer la racine carrée
de 𝐴, on considère les méthodes du point fixe de fonctions suivantes : On considère le système d’équations 𝐴𝑥 = 𝑏 avec

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 100


6 1 5 0 14 Où 𝑎 est une constante réelle. En utilisant le résultat précédent :
−24 1 −18 3 −54
𝐴= 𝑏= a) Déterminer les valeurs de 𝑎 pour lesquelles les méthodes de
12 −13 7 −8 30
−18 17 −13 14 −30 Jacobi et de Gauss-Seidel sont-elles convergentes ?
b) Déterminer le paramètre optimal de convergence de la
1. Effectuer la factorisation 𝐿𝑈 de la matrice 𝐴. méthode SOR.
2. En déduire la solution 𝑥 du système.
Exercice 4 :
Exercice 3 : Méthodes itératives de résolution des SEL
On considère en dimension 1, le problème aux limites suivant :
Soit 𝐴 = (𝑎 ) une matrice carrée d’ordre n inversible dont les
−𝑎(𝑥)𝑢 (𝑥) + 𝑏(𝑥)𝑢 (𝑥) = 𝑓(𝑥) 𝑝𝑜𝑢𝑟 0 ≤ 𝑥 ≤ 1
éléments diagonaux sont non nuls. A est écrite sous la forme 𝐴 = 𝐷 − (𝑃)
𝑢(𝑜) = 𝑢(1) = 0
𝐿 − 𝑈où 𝐷 est une matrice diagonale et 𝐿 (respectivement 𝑈) est
triangulaire inférieure (respectivement supérieure). Pour résoudre le Où 𝑎(𝑥) et 𝑏(𝑥) sont des fonctions strictement positives sur [0,1].
système 𝐴𝑥 = 𝑏, on utilise la méthode itérative suivante : 𝑥 ∈ ℝ Soit 𝑓 une fonction réelle définie sur [0,1]. On suppose que la
( ) ( ) ( )
𝑎 𝑥 = 𝑎 𝑥 + 𝜔(𝑏 − ∑ 𝑎 𝑥 ) + fonction 𝑓 est assez régulière.
( ) ( )
𝑟∑ 𝑎 (𝑥 −𝑥 ), 1. Déterminer une formule aux différences d’ordre 2 pour
l’approximation de 𝑢 en un point 𝑥 ∈ ]0.1[.
Où 𝑟 et 𝜔 sont des réels fixés (𝜔 ≠ 0) et 𝑘 = 0,1, …
2. Déterminer une formule aux différences d’ordre 2 pour
1. Montrer que la méthode proposée peut s’écrire sous la forme l’approximation de 𝑢 en un point 𝑥 ∈ ]0.1[.
matricielle : 3. On souhaite résoudre le problème (𝑃) par une méthode aux
𝑥 ( ) = 𝑀(𝑟, 𝜔)𝑥 ( ) + 𝑐 différences d’ordre 2. Pour ce faire, on effectue une
2. Vérifier que cette méthode permet d’obtenir les méthodes de subdivision de l’intervalle [0,1] en 𝑁 sous intervalles de
Jacobi, Gauss-Seidel et de relaxation pour des choix longueur ℎ = 1⁄𝑁.
appropriés de 𝑟 et 𝜔. a) En utilisant les formules aux différences précédentes,
3. Montrer que les valeurs propres 𝜆 de 𝑀(𝑟, 𝜔) sont les racines écrire le système discret issu de cette approximation
de l’équation : det(𝛼𝐷 − 𝛽𝐿 − 𝜔𝑈) = 0 (On explicitera la matrice et le second membre de ce
4. On considère le système d’équations linéaires suivant : système).
𝑥 𝑏 b) Décrire une adaptation de la méthode de Gauss-Seidel
8 −𝑎
𝑥 = , pour résoudre le système discret obtenu.
−𝑎 16 𝑏

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 101


c) On suppose que 𝑎(𝑥) = 𝑏(𝑥) = 𝑓(𝑥) = 1 et 𝑁 = 4. 1. Donner la décomposition 𝐿𝑈 de la matrice 𝐴=
En utilisant la méthode d’élimination de Gauss ; 1 0 0 1
déterminer les valeurs approchées de 𝑢 aux points 𝑥 = 0 2 0 1
0
0.25, 𝑥 = 0.5 et𝑥 = 0.75. 0 0 1 1
1 2 1 0
1 0 0
2. Montrer que la matrice 𝐴 = 0 0 1 vérifie 𝑃𝐴 = 𝐿𝑈, où
0 1 0
Contrôle continu 2015-2016 𝑃 est une matrice de permutation, L triangulaire inférieure et
U triangulaire supérieure à déterminer.
Exercice 1
Exercice 3
On considère la matrice 𝐴 carrée d’ordre n dont les coefficients sont
Soit 𝐴 𝜖 𝑀 (ℝ) une matrice symétrique définie positive, 𝑏 𝜖 ℝ
donnés par (𝐴 ) , = 𝑚𝑖𝑛{𝑖, 𝑗}, et qui s’écrit comme suit :
et 𝛼 𝜖 ℝ. Pour trouver la solution de 𝐴𝑥 = 𝑏, on considère la méthode
1 1 … … 1 itérative suivante :
⎡1 2 … … 2 ⎤
⎢ ⎥ - Initialisation : 𝑥 ( ) 𝜖 ℝ
𝐴 = ⎢⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⎥
⎢⋮ ⋮ … 𝑛−1 𝑛 − 1⎥ - Itérations : 𝑥 ( ) = 𝑥 ( ) + 𝛼(𝑏 − 𝐴𝑥 ( ) ).
⎣1 2 … 𝑛−1 𝑛 ⎦ 1. Pour quelles valeurs de α (en fonction des valeurs propres de
A) la méthode est-elle convergente ?
1. Ecrire et échelonner les matrices 𝐴 et 𝐴 matrices 2. Calculer α0 (en fonction des valeurs propres de A) tel
symétriques définies positives et donner leur décomposition que 𝜌(𝐼𝑑 – 𝛼 𝐴) = 𝑚𝑖𝑛{ 𝜌(𝐼𝑑 – 𝛼𝐴), 𝛼 𝜖 ℝ}.
de Choleski.
2. En déduire la décomposition de Choleski de la matrice 𝐴 . Exercice 4

Exercice 2 1 a a
Soit 𝑎 𝜖 ℝ et 𝐴 = a 1 a
a a 1

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 102


Montrer que A est symétrique définie positive si et seulement si 𝑔 𝑥( )
par le développement limité en 𝑥 ( )
, et en
−1/2 < 𝑎 < 1 et que la méthode de Jacobi converge si et seulement ( )
déduire l’approximation 𝑥( )
= 𝑥( )
− .
si −1/2 < 𝑎 < 1/2. ( )

Retrouver ainsi l’itération de la question précédente


(pour (𝑥) = 𝑥 − 2 ).
Examen 2015-2016
Exercice 2
Exercice 1
Soit 𝑓 ∈ 𝐶([0,1]; ℝ). On cherche 𝑢 tel que
1. On veut résoudre l’équation 2𝑥𝑒 = 1.
−𝑢 (𝑥) = 𝑓(𝑥), ∀𝑥 ∈ (0,1);
a) Vérifier que cette équation peut s’écrire sous forme de
point fixe : 𝑥 = ½ 𝑒 . 𝑢(0) = 𝑢(1) = 0.
b) Ecrire l’algorithme de point fixe, et calculer les
itérés𝑥 , 𝑥 , 𝑥 et 𝑥 en partant de 𝑥 = 1. 1. Calculer la solution exacte 𝑢(𝑥) du problème lorsque 𝑓 est la
c) Justifier la convergence de la méthode. fonction identiquement égale à 1 (on admettra que cette
2. Le but de cette question est de résoudre l’équation 𝑥 – 2 = solution est unique), et vérifier que 𝑢(𝑥) ≥ 000, pour tout 𝑥 ∈
0. [0,1].
a) Vérifier que cette équation peut s’écrire sous forme de On discrétise le problème suivant par différences finies, avec
point fixe : 𝑥 = un pas ℎ = , avec la technique vue en cours.
b) Ecrire l’algorithme de point fixe, et tracer’ sur un 2. A l’aide du développement de Taylor, écrire l’approximation
graphique les itérés𝑥 , 𝑥 , 𝑥 et 𝑥 en partant de 𝑥 = de 𝑢 (𝑥 ) au deuxième ordre en fonction de 𝑢(𝑥 ), 𝑢(𝑥 ),
1 et 𝑥 = 2. 𝑢(𝑥 ). En déduire le schéma aux différences finies pour
c) Essayer ensuite le point fixe sur 𝑥 = . Pas très l’approximation de (1), qu’on écrira sous la forme :
facile à deviner n’est-ce pas ? 𝐾 𝑢 = 𝑏,
d) Pour suivre les traces de Newton (ou plutôt Simpson, Où 𝐾 est la matrice de discrétisation qu’on explicitera, 𝑢 =
𝑢 𝑏 𝑓(𝑥 )
semble-t-il) à 𝑥 ( ) connu, écrire le développement
𝑢 , 𝑏 = 𝑏 = 𝑓(𝑥 )
limité de 𝑔(𝑥) = 𝑥 − 2, entre 𝑥 ( ) et 𝑥 ( ),
𝑢 𝑏 𝑓(𝑥 )
remplacer l’équation 𝑔(𝑥) = 0 par 𝑔 𝑥 ( ) = 0, et

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 103


3. Résoudre le système linéaire (2) par la méthode de Gauss. 3. Montrer que 𝜌(𝐵 ) = 𝜌(𝐵 ) . En déduire que lorsqu’elle
Comparer 𝑢 et 𝑢(𝑥 ) pour 𝑖 = 1,2,3, et expliquer pourquoi converge, la méthode de Gauss-Seidel pour la résolution du
l’erreur de discrétisation 𝑢(𝑥 ) − 𝑢 est nulle. système 𝐴𝑥 = 𝑏 converge plus rapidement que la méthode de
Jacobi.
Exercice 3 4. Soit 𝐵 la matrice d’itération de la méthode SOR associée à
A. Montrer que 𝜆 est valeur propre de J, si et seulement si,
3 −1
1. Soit 𝐴 = . Ecrire les méthodes de Jacobi et Gauss- 𝜐 = 𝜇 et 𝜇 vérifie 𝜇 − 𝜆𝜔𝜇 + 𝜔 − 1 = 0. En déduire
−1 3
Seidel pour la résolution de 𝐴𝑥 = 𝑏. Soient 𝐵 et 𝐵 les que
matrices d’itération respectives associées aux méthodes ci- 𝜌(𝐵 ) = 𝑚𝑎𝑥 {|𝜇 | ∶ 𝜇 − 𝜆𝜔𝜇 + 𝜔 − 1 = 0 }.
dessus. Calculer 𝜌(𝐵 ) et 𝜌(𝐵 ) et vérifier que 𝜌(𝐵 ) =
𝜌(𝐵 ) .
Contrôle continu 2014-2015
Soit 𝐴 = 𝑎 , ∈ 𝑀 (ℝ) une matrice carrée d’ordre 𝑛
,
tridiagonale, c’est-à-dire telle que 𝑎 , = 0, si|𝑖 − 𝑗| > 1, et
Voir CC 2016-2017
telle que la matrice diagonale 𝐷 = 𝑑𝑖𝑎𝑔(𝑎 , , 𝑖 = 1, … , 𝑛) soit
inversible. On note 𝐴 = 𝐷 − 𝐸 − 𝐹 où −𝐸 (respectivement
−𝐹) est la partie triangulaire inférieure (resp. supérieure) de
𝐴, et on note 𝐽 et 𝐺 les matrices d’itération des méthodes de Contrôle continu 2013-2014
Jacobi et Gauss-Seidel associées à la matrice 𝐴.
2. (a) Pour 𝜇 ∈ ℂ, 𝜇 ≠ 0 𝑒𝑡 𝑥 ∈ ℂ , on note
Exercice
𝑥 = (𝑥 , 𝜇𝑥 , … , 𝜇 𝑥 , … , 𝜇 𝑥 ) .
Montrer que si 𝜆 est valeur propre de 𝐽 associée au vecteur 1. Soit 𝑀 une matrice carrée d’ordre 𝑛. On considère la méthode
propre 𝑥, alors 𝑥 vérifie 𝜇𝐸 + 𝐹 𝑥 = 𝜆𝐷𝑥 . En déduire itérative définie par :
que si 𝜆 ≠ 0, est valeur de propre de 𝐽, alors 𝜆 est valeur
𝑥( )
= 𝑀𝑥 ( )
+𝑏 (1)
propre de 𝐺.
(b)Montrer que si 𝜆 est valeur propre non nulle de 𝐺, alors 𝜆 Où 𝑥 ( )
𝑒𝑡 𝑏 sont des vecteurs d’ordre n.
est valeur propre de 𝐽.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 104


1. Définir le rayon spectral de M On veut résoudre le système linéaire 𝐴𝑥 = 𝑏 défini par
2. Donner une condition nécessaire et suffisante pour que la
méthode (1) converge. 1 2 3
𝐴= ,𝑏= ,
2 3 5
3. On considère le SEL
2𝑥 + 3𝑦 = 7 Avec la méthode itérative suivante :
(2)
𝑥−𝑦 =1
a) Montrer que la méthode de Jacobi pour la résolution 𝑥 ( ) donné, 𝑥 ( )
= 𝐵(𝜃)𝑥 ( )
+ 𝑔(𝜃), 𝑛 ≥ 0
du SEL (2) diverge.
b) Reformuler le problème (2) pour que la méthode de Où 𝜃 est un paramètre réel donné et
Jacobi converge.
c) La méthode de Gauss-Seidel pour la résolution du SEL 1
−𝜃
(2) converge-t-elle ? Sinon, reformuler le problème (2) 𝐵(𝜃) = 2𝜃 + 2𝜃 + 1 −2𝜃 + 2𝜃 + 1 , 𝑔(𝜃) = 2
−2𝜃 + 2𝜃 + 1 2𝜃 + 2𝜃 + 1 1
pour qu’elle converge. Donner deux itérés de cette −𝜃
méthode partant de 𝑥( ) = 0 et 𝑦 = 0 2
d) Dans le cas de la convergence de la méthode de Gauss- 1. Vérifier que la méthode est consistante (ie si elle converge
Seidel, formuler la méthode SOR et déterminer son alors sa limite est solution de 𝐴𝑥 = 𝑏) pour tout 𝜃 ∈ ℝ.
paramètre optimal de convergence. 2. Déterminer les valeurs de 𝜃 pour lesquelles la méthode est
convergente.
Exercice 2 : Factorisation LU
3. Quelle est la valeur optimale de 𝜃.
On considère le système d’équations 𝐴𝑥 = 𝑏 avec
Exercice 4
2 −2 3 −4 −3
−4 7 −10 13 12 Analyser la convergence de la méthode du point fixe 𝑥 =
𝐴= 𝑏= Φ (𝑥 ) pour le calcul des zéros 𝛼 = −1 et 𝛼 = 2 de la fonction
6 −18 29 −26 −31
−8 23 −8 82 59 𝑓(𝑥) = 𝑥 − 𝑥 − 2, lorsqu’on utilise les fonctions d’itération
suivantes : Φ (𝑥) = 𝑥 − 2, Φ (𝑥) = √2 + 𝑥, Φ (𝑥) =
1. Effectuer la factorisation LU de la matrice A.
−√2 + 𝑥, Φ = 1 + 2⁄𝑥, 𝑥 ≠ 0 (En cas de convergence, on
2. En déduire la solution 𝑥 du système.
précisera l’ordre de convergence.
Exercice 3

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 105


Examen 2013-2014 (𝑆)
𝐴𝑢 + 𝐵𝑢 = 𝑏
𝐵𝑢 + 𝐴𝑢 = 𝑏
Où 𝑢 , 𝑢 , 𝑏 , 𝑏 sont des vecteurs de ℝ . On considère les méthodes
Exercice 1
itératives suivantes pour la résolution du système (𝑆) :
Soit 𝐴, une matrice carrée d’ordre 𝑛 inversible ( ) ( )
𝐴𝑢 = 𝑏 − 𝐵𝑢
1. La factorisation 𝐿𝑈 de la matrice 𝐴 est-elle toujours possible ? (𝑀1) ( ) ( )
,𝑘 ≥ 0 et
𝐴𝑢 = 𝑏 − 𝐵𝑢
Sinon, quelle est la condition sur 𝐴 pour qu’elle le soit ?
( ) ( )
2. Quel est l’intérêt de la factorisation des matrices dans la 𝐴𝑢 = 𝑏 − 𝐵𝑢
(𝑀2) , 𝑘 ≥ 0.
résolution des systèmes d’équations linéaires. 𝐴𝑢
( )
= 𝑏 − 𝐵𝑢
( )

3. Citer deux autres types de factorisation avec leurs conditions


de validité. 1. Déterminer la condition nécessaire et suffisante de
4. On suppose que la matrice 𝐴 est à stricte dominance diagonale. convergence de la méthode (𝑀1).
Montrer que les méthodes de Jacobi et de Gauss-Seidel pour 2. Déterminer la condition nécessaire et suffisante de
la résolution du système 𝐴𝑥 = 𝑏 sont convergentes. convergence de la méthode (𝑀2).
3. Comparer les vitesses de convergence des deux méthodes.
Exercice 2 : Factorisation 𝐿𝑈
Exercice 4 Méthode des différences finies
On considère le système d’équations 𝐴𝑥 = 𝑏 avec
On considère en dimension 1, le problème aux limites suivant :
8 −4 2 −1 37
24 −6 3 −2 71 −𝑢 (𝑥) + 𝛼𝑢(𝑥) = 𝑓(𝑥)
𝐴= 𝑏= (𝑃) pour 0 ≤ 𝑥 ≤ 1
−16 32 −12 4 −200 𝑢(0) = 𝑢(1) = 0
16 −26 33 −13 350 Où 𝛼 ≥ 0.
1. Effectuer la factorisation 𝐿𝑈 de la matrice 𝐴. Soit 𝑔 une fonction réelle définie sur [0,1]. On suppose que la fonction
2. En déduire la solution 𝑥 du système.
𝑔 est assez régulière.
Exercice 3 1. Déterminer une formule aux différences d’ordre 2 pour
Soient 𝐴 et 𝐵, deux matrices carrées d’ordre 𝑛, avec 𝐴 inversible. On l’approximation de 𝑔 en un point 𝑥 ∈ ]0,1[.
considère le système d’équations linéaires suivant : 2. On souhaite résoudre le problème (𝑃) par une méthode aux
différences finies d’ordre 2. Pour ce faire, on effectue une

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 106


subdivision de l’intervalle [0,1] en 𝑛 sous-intervalles de
longueur ℎ = 1⁄𝑛.
a) En utilisant la formule aux différences précédente,
écrire le système discret issu de cette approximation
(On explicitera la matrice et le second membre de ce
système).
b) Décrire la méthode de Jacobi pour résoudre le système
discret obtenu (on explicitera la matrice de la
méthode).
c) Montrer que la méthode de Jacobi appliquée à ce
système converge (on distinguera les cas 𝛼 > 0 et =
0 ).
Exercice 5 PROBABILITES ET
Afin de déterminer le zéro de la fonction 𝑓(𝑥) = (𝑥 − 1)𝑒 , on
considère trois méthodes définie par les fonctions suivantes : STATISTIQUES
𝑒 +𝑥
𝑔 (𝑥) = ln(𝑥𝑒 ) , 𝑔 (𝑥) = , 𝑒𝑡 𝑔 (𝑥)
𝑒 +1
𝑥 −𝑥+1
= (𝑥 ≠ 0)
𝑥
Analyser la convergence de ces méthodes et en cas de convergence
préciser l’ordre.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 107


.

ASTUCES RESUMES DE COURS


Le terme probabilité désigne l’opposé du concept de certitude ;
il est également une évaluation du caractère probable d’un évènement,
Chapitre 1 : ANALYSE COMBINATOIRE ET ESPACES
c’est-à-dire une grandeur permettant de mesurer son degré de PROBABILISES
certitude. Il existe plusieurs façons d’aborder les probabilités : le L’analyse combinatoire est une branche des mathématiques
calcul à priori et le calcul à posteriori. Le calcul des probabilités à qui étudie comment compter les objets. Elle fournit des méthodes de
postériori correspond à une attribution des valeurs des probabilités dénombrements particulièrement utiles en théorie des probabilités.
inconnues par une manière statistique. Les notions de probabilités et Utilisée aujourd’hui dans plusieurs domaines, la théorie des
statistiques trouvent leurs applications dans les domaines de probabilités fournit des modèles mathématiques permettant l’étude
mathématiques financière, des études probabilistes de sécurité et bien d’expériences dont le résultat ne peut être prévu avec une totale
d’autres qui font partie du champ d’action de l’ingénieur de Génie certitude.
Civil. Ce cours est dispensé par Mr. NDOM Francis et est
relativement facile. Pour les examens il vous suffit d’être présent en  DEFINITIONS DE QUELQUES CONCEPTS
cours et de faires les devoirs du professeur. Les autres éléments
nécessaires pour la bonne maitrise de cette matière sont contenus dans Expérience aléatoire :
ce document ainsi que dans le CD de parrainage Une expérience est dite <<aléatoire>> s’il est impossible de prévoir
son résultat et si, répétée dans des conditions identiques, elle peut
donner, ou aurait pu donner, si l’expérience est unique, des résultats
différents.
Eventualité :
Il s’agit du résultat obtenu au cours d’une expérience aléatoire.
Espace fondamental
Il s’agit de l’ensemble des évènements élémentaires possibles pour
une expérience aléatoire
Evénement

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 108


Un événement quelconque A est un ensemble d’évènements  A ∩ (B ∪ C) = (A ∩ B) ∪ (A ∩ C) distributivité avec la
élémentaires et constitue une partie de l’univers des possibles Ω dont réunion (∪).
on sait dire à l’issue de l’épreuve s’il est réalisé ou non. La réunion de deux événements
Evénement impossible On appelle réunion de deux évènements A et B, l’événement qui est
L’événement impossible noté ø est l’événement qui ne peut être réalisé si et seulement si A ou B est réalisé. Il est donc constitué des
réalisé quelle que soit l’issue de l’épreuve. éventualités appartenant à A ou B. C’est un événement noté A∪ B tel
Evénement certain que : ∀A, B ∈ ε(Ω), A∪ B ∈ ε(Ω) avec ω ∈ A ∪ B ⇔ (ω∈ A ou ω ∈
L’événement certain, noté Ω est toujours réalisé quelle que soit B).
l’issue de l’épreuve. L’inclusion d’événements
Evénement contraire Un événement A entraîne un événement B si la réalisation de A
L’événement contraire ou complémentaire d’un événement A, noté implique celle de B. On dit que l’événement A est inclus dans
AC ou A est l’événement qui est réalisé si et seulement si A ne l’est l’événement B, A ⊂ B.
pas.

 LES OPERATIONS SUR LES EVENEMENTS

L’intersection de deux évènements


On appelle intersection de deux évènements A et B, l’événement qui
est réalisé si et seulement si A et B le sont. Il est donc constitué des
éventualités appartenant à la fois à A et B.
C’est un événement noté A∩ B tel que : ∀A, B ∈ ε(Ω), A ∩ B ∈ ε(Ω)
avec ω ∈ A ∩ B ⇔(ω∈ A et ω∈ B).
 Quelques propriétés de l’intersection
 A ∩ A = ∅ évènements incompatibles.
 Ω ∩ A = A élément neutre (Ω).  RAPPELS DE QUELQUES CONCEPTS D’ANALYSE
 ∅ ∩ A = ∅ élément absorbant (∅). COMBINATOIRE
 A ∩ B = B ∩ A commutativité.
 A ∩ (B ∩ C) = (A ∩ B) ∩ C associativité. Arrangement

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 109


Etant donné un ensemble E de n objets, on appelle arrangements de Etant donné un ensemble E de n objets, on appelle combinaisons de p
p objets toutes suites ordonnées de p objets pris parmi les n objets. Le objets tout ensemble de p objets pris parmi les n objets sans remise.
𝒑
nombre d’arrangements de p objets pris parmi n est noté : 𝐴 . Le nombre de combinaisons de p objets pris parmi n est noté : 𝑪𝒏 =
 Arrangement avec répétitions 𝒏!
.
(𝒏 𝒑)!𝒑!
Lorsqu'un objet peut être observé plusieurs fois dans un arrangement,
 PROBABILITES ET ESPACES PROBABILISES
le nombre d’arrangement avec répétition de p objets pris parmi n, est
Définitions
alors : 𝐴 = 𝑛 avec 1 ≤ p ≤ n.
On appelle probabilité p toute application de l’ensemble des
 Arrangement sans répétitions
évènements Ω dans l’intervalle
Lorsque chaque objet ne peut être observé qu’une seule fois dans un
[0,1], tel que : p : ε (Ω) → [0,1]
arrangement, le nombre d’arrangements sans répétition de p objets
𝒑 𝒏! A → P( A)
pris parmi n est alors : 𝑨𝒏 = (𝒏 avec 1 ≤ p ≤ n. satisfaisant les propriétés (ou axiomes) suivantes :
𝒑)!
(P1) ∀A ∈ ε(Ω) p(A) ≥ 0
Permutation (P2) p(Ω) = 1
(P3) ∀A, B ∈ ε(Ω) si A∩B = ∅ alors p(A∪B)=p(A) + p(B).
 Permutation sans répétitions Un espace probabilisé désigne un espace fondamental et ses
Etant donné un ensemble E de n objets, on appelle permutations de n événements muni d’une mésure de probabilités.
objets distincts toutes suites ordonnées de n objets ou tout
arrangement n à n de ces objets.Le nombre de permutations de n objets Propriétés des probabilités
est noté : Pn = n!
 Permutation avec répétitions
Dans le cas où il existerait plusieurs répétitions k d’un même objet
parmi les n objets, le nombre de permutations possibles des n objets
doit être rapporté aux nombres de permutations des k objets
𝒏!
identiques. Le nombre de permutations de n objets est alors : Pn = .
𝒌!

Combinaison

 Combinaison sans remise

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 110


Chapitre 2 : PROBABILITES CONDITIONNELLES ET
INDEPENDANCE
Il arrive souvent que l’on désire évaluer la probabilité de
réalisation d’un événement sachant un autre, c’est dans cette optique
que l’on fait ainsi recours à la notion de probabilité conditionnelle qui
permet de ce fait de modifier la probabilité qu’on attribue à un
événement lorsqu’on dispose d’information supplémentaires.
 DEFINITIONS

 Probabilité conditionnelle  INDEPENDANCE DEUX A DEUX ET


INDEPENDANCE MUTUELLE
Soit deux évènements A et B d’un espace probabilisé Ω avec P(B) ≠
0, on appelle probabilité conditionnelle de l’évènement « A si B»
( ∩ ) La notion d’indépendance et le principe des probabilités composées
(ou « A sachant B»), le quotient P(A/𝐵) = noté PB(A). se généralisent à plusieurs événements.
( )

 Evénements totalement dépendants  Généralisation du principe des probabilités


composées
Deux événements A et B sont totalement dépendants si A ∁ 𝐵 ou si
l’événement B étant réalisé, la probabilité de réalisation de Ce principe se traduit par la formule de Poincaré que l’on démontre
l’événement A est égale à 1 : P(A/𝐵) = 1. par récurrence :
 Evénements indépendants
L’événement A est indépendant de l’événement B si la probabilité de
réalisation de l’événement A n’est pas modifiée par une information
concernant la réalisation de l’événement B c’est-à-dire si : P(A/ On en déduit la deuxième forme du théorème des probabilités totales :
𝐵)=P(A).

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 111


 Variable aléatoire : Etant donné un espace probabilisé
d’espace fondamental Ω et de mesure de probabilité P, on
 Théorème de Bayes appelle variable aléatoire sur cet espace, toute application X
Considérons une des causes susceptibles de réaliser l’événement A, la de Ω dans R telle que :
cause Ck par exemple. Le théorème des probabilités composées donne
X: ε (Ω) → R
ainsi :
ω → X (ω)
 Variable aléatoire discrète : Une variable aléatoire est dite discrète
De la deuxième forme du théorème des probabilités totales, on déduit si elle ne prend que des valeurs discontinues dans un intervalle donné
P(A),puis le théorème de Bayes : (borné ou non borné).
 Loi de probabilité : Une variable aléatoire est caractérisée par
l’ensemble des valeurs qu’elle peut prendre et par l’expression
mathématique de la probabilité de ces valeurs. Cette expression
s’appelle la loi de probabilité (ou distribution de probabilité) de la
variable aléatoire.
Chapitre 3 : VARIABLES ALEATOIRES  Variable aléatoire continue : Une variable aléatoire est dite continue
si elle peut prendre toutes les valeurs dans un intervalle donné (borné
Dans la plupart des phénomènes aléatoires, le résultat d’une ou non borné). En règle générale, toutes les variables qui résultent
épreuve peut se traduire par une « grandeur » mathématique, très d’une mesure sont de type continu.
souvent représentée par un nombre entier ou un nombre réel. La  Espérance mathématique : L’espérance d’une variable aléatoire
notion mathématique qui représente efficacement ce genre de E(X) correspond à la moyenne des valeurs possibles de X pondérées
situation concrète est celle de variable aléatoire (notée également par les probabilités associées à ces valeurs.
v.a.). Ainsi le temps de désintégration d’un atome radioactif, le  Variance : La variance d’une variable aléatoire V(X) est l’espérance
pourcentage de réponses « oui » à une question posée dans un sondage mathématique du carré de l’écart à l’espérance mathématique.
ou le nombre d’enfants d’un couple sont des exemples de variables  Fonction de répartition : On appelle fonction de répartition d’une
aléatoires. variable aléatoire X, la fonction FX telle que :
 DEFINITIONS FX : R → R

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 112


t → FX (t) = P(X< t).  Variance

 LES PROPRIETES DES VARIABLES ALEATOIRES Si X est une variable aléatoire discrète de loi de probabilité (xi, pi)i
Variable aléatoire discrète définie sur un nombre fini(n) d’évènements élémentaires alors la
 Fonction de répartition variance est égale à :
Soit FX la fonction de répartition d’une variable aléatoire
discrète X alors les propriétés associées à la fonction de répartition
sont les suivantes :
Les propriétés de la variance pour un variable aléatoire discrète sont
les suivantes :

 Espérance

Si X est une variable aléatoire discrète de loi de probabilité (xi, pi)i Variables aléatoires continues
définit sur un nombre fini (n) d’évènements élémentaires alors :
 Fonction de répartition
Soit X une variable aléatoire absolument continue de densité f et de
fonction de répartition FX , alors :
Les propriétés de l’espérance pour un variable aléatoire discrète sont  P (𝑎 ≤ 𝑋 ≤ 𝑏) = 𝐹 (𝑏)- 𝐹 (𝑎) = ∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 avec a < b.
les suivantes :  ∀ 𝑎𝜖 R P(x=a)=0 si f est continue à droite du point a.

 Espérance
Si X est une variable aléatoire absolument continue de densité ƒ, on
appelle espérance de X, le réel E(X) , défini par : E(X)=∫ 𝑥 𝑓(𝑥)𝑑𝑥.
 Variance
Si X est une variable aléatoire continue donnée par sa densité de
probabilité alors la variance de X est le nombre réel positif tel que :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 113


V(X)= ∫ (𝑥 − 𝐸(𝑋)) 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 = ∫ 𝑥 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 − 𝐸(𝑋) . On appelle variable de Bernoulli ou variable indicatrice, la variable
Les propriétés de la variance et de l’espérance mathématique pour les aléatoire X telle que : X : Ω → R
variables aléatoires continues sont les mêmes que celles des variables X(Ω) = {0,1}.
aléatoires discrètes.
La loi de probabilité associée à la variable de Bernoulli X telle que,
 Covariance et Corrélation P(X=0)= q et P(X=1)=p avec p+q=1 est appelée loi de Bernoulli notée
B (1, p). E(X)= p et V(X)= pq.
Si X et Y sont deux variables aléatoires définies sur le même univers
 Loi binomiale
Ω, on appelle covariance de ces deux variables, le réel : cov (X, Y)=
E(XY) - E(X).E(Y) et le coefficient de corrélation le réel : R(X, Ainsi la loi de probabilité suivie par la somme de n variables de
( , )
Y)= Bernoulli où la probabilité associée au succès est p, est la loi
( ) ( )
binomiale de paramètres n et p.

Chapitre 4 : LOIS DE PROBABILITES Sn : Ωn → Rn


Il est toujours possible d’associer à une variable aléatoire une
Sn= ∑ 𝑋 → B (n, p).
probabilité et définir ainsi une loi de probabilité. Lorsque le nombre
d’épreuves augmente indéfiniment, les fréquences observées pour le La probabilité que Sn = k, c’est à dire l’obtention de k succès au
phénomène étudié tendent vers les probabilités et les distributions cours de n épreuves indépendantes est : P (Sn=k) = 𝑪𝒌𝒏 𝒑𝒌 𝒒𝒏 𝒌 ;
observées vers les distributions de probabilité ou loi de probabilité. E(Sn)= np; V(X)= npq

 Les lois discrètes


 Loi de Poisson

 Loi uniforme
Une variable aléatoire X à valeurs dans R suit une loi de Poisson de
Une distribution de probabilité suit une loi uniforme lorsque toutes
les valeurs prises par la variable aléatoire sont équiprobables. Si n est paramètre λ (λ > 0) si les réels pk sont donnés par P(X=k)=
!
le nombre de valeurs différentes prises par la variable aléatoire alors On note X→ P(λ). E(X)=λ et V(X)= λ
∀𝑖, 𝑷(𝑿 = 𝒙𝒊 ) = ; E(X)= ; V(X)= .
 Loi binomiale négative
 Loi de Bernoulli
X suit une loi binomiale négative de paramètres n et p notée BN (n,
p) si :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 114


P(X=k)= 𝐶 𝑝 𝑞 avec k, n ϵ N et k ≥ 𝑛 ; E(X)= ; V(X)= . Notation : X→N (μ, σ)
L’espérance et la variance de la loi normale valent : E(X)= μ et V(X)
 Loi géométrique
= σ2
Lorsque le nombre de succès n est égal à 1, la loi de la variable
aléatoire discrète X porte le nom de loi de Pascal ou loi géométrique
de paramètre p telle que :  Loi normale réduite

P(X=k)= p𝑞 avec k 𝜖 N*, E(X) = , V(X)= Une variable aléatoire continue X suit une loi normale réduite si sa
densité de probabilité est donnée par :
f: R → R
 Lois continues
x→ f(x) = 𝑒

 Loi uniforme
L’espérance et la variance de la loi normale réduite valent : E(X) =
La variable aléatoire X suit une loi uniforme sur le segment [a,b] avec 0 ; V(X) = 1
a < b si sa densité de probabilité est donnée par :  Théorème Central limite
f(x)= si xϵ [a,b] Soit la variable aléatoire Sn résultant de la somme de n variables
f(x)= 0 sinon. aléatoires indépendantes et de même loi, on construit la variable
centrée réduite telle que :
Son espérance et sa variance sont donnés par : E(X)= , 𝑽(𝑿) =
( )
Zn=

.
Alors pour tout t ϵ R, la fonction de répartition Fn(t)= P (Zn<t) est telle
 Loi normale ou de Laplace Gauss que :
Une variable aléatoire absolument continue X suit une loi normale de
Fn(t)→ ∫ 𝑒 dz quand n→ ∞ c’est-à-dire N(0,1).
paramètres (µ , σ) si sa densité de probabilité est donnée par : √

f:R→R

x→ 𝑓(𝑥) = 𝑒 avec μ ϵ R et σ ϵ R+.


LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 115


Chapitre 5 : ESTIMATION Un estimateur d’une grandeur θest une statistique Sn à valeurs dans
Un aspect important de l’interférence statistique consiste à l’ensemble
obtenir des estimations fiables des caractéristiques d’une population à des valeurs possibles de θ. Une estimation de θ est une réalisation
partir d’un échantillon de cette population. C’est un problème sn de l’estimateur Sn .
fonction de divers paramètres. Chaque échantillon ne pouvant donner
qu’une information partielle sur la population, les estimations ainsi  Estimateur biaisé et non biaisé : Un estimateur Sn de θ est
obtenues seront inévitablement entachées d’erreurs qu’il faudrait sans biais si et seulement si E(Sn )  θ. Il est biaisé si et
minimiser autant que possible. C’est face à tout ceci qu’une seulement si E(Sn ) ≠ θ.
estimation a pour objectif de déterminer les valeurs inconnues des  Estimateur convergent : Un estimateur Sn de  θ est
paramètres de la population à partir des données obtenues d’un convergent si et seulement si Sn converge en moyenne
échantillon de population ; d’où la nécessité de déterminer la
précision de ces estimations en établissant un intervalle de confiance
autour des valeurs prédites.

 Principes généraux de l’estimation quadratique vers θ quand n tend vers l’infini.


 Définition et qualité d’un estimateur  Fonction de vraisemblance : Quand les observations sont
toutes discrètes ou toutes continues, on appelle fonction de
 Statistique : Une statistique s est une fonction des vraisemblance de l’échantillon x1, …, xn pour le paramètre θ la
fonction :
 Efficacité d’un estimateur
 Les méthodes d’estimation

 La méthode des moments


observations x1,,..., xn .

s : R n → Rm
(x1,….xn) → s(x1,….xn)
 Estimateur et estimation :
 Estimateur d’une espérance

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 116


Le principe de la méthode des moments est que, si le paramètre à
estimer est l’espérance de la loi des Xi , alors on peut l’estimer par la
moyenne empirique de l’échantillon. Autrement dit, si θE(X) ,
alors l’estimateur de θpar la méthode des moments (EMM) est

 Estimateur d’une variance


De la même manière, on a envie d’estimer la variance de la loi des Xi
par la variance empirique de l’échantillon

 La méthode du maximum de vraisemblance

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 117


Exam 2017-2018
 Intervalle de confiance

Un intervalle de confiance de seuil (ou d niveau de Cf. Exam 2016-2017


signification) αϵ[0,1] pour un paramètre θ est un intervalle aléatoire I
tel que P(θ ϵ I)= 1-α. Contrôle Continu 2016-2017
EPREUVES Exercice 1

Contrôle Continu 2018-2019


1. Définir les termes fiabilité et défaillance, puis montrer la
relation qui existe entre la fiabilité et le taux de défaillance.
Exercice 1 2. On considère le circuit ci-dessous :
1- Montrons que la loi de poisson est limite de la loi binomiale
𝐵 𝑛, .
2- Montrer qu’une loi exponentielle de paramètre 𝜆 est limite
d’une loi géométrique dont on déterminera les paramètres.
La suite des exercices (2,3 et 4) sont ceux du cc 2017-2018.

Exam 2018-2019 Calculer la fiabilité e le taux de défaillance de ce circuit.

Cf. Exam 2016-2017 Exercice 2


Pour étudier un nouvel alliage métallique, on a soumis un
Contrôle Continu 2017-2018 échantillon aléatoire de 16 tiges aux essais pour obtenir les résistances
suivantes en kg/cm2 :
1895,1920,1886,1890,1864,1880,1875,1915,1850,1927,1910,1912,1
Cf. CC 2016-2017
886, 1903,1854, 1880.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 118


On suppose la résistance distribuée normalement. 1. Calculer l’estimateur de maximum de vraisemblance λ^MV de
a. Estimer un intervalle avec un niveau de confiance 95% de la λ.
résistance à la rupture. 2. Montrer que λ^MV est sans biais.
b. Avant l’introduction de ce nouvel alliage la résistance moyenne à 3. Quelle erreur fait-on en estimant λ par λ^MV ?
la rupture des tiges était de 1840 kg/cm2 .Que peut-on conclure des 4. Proposer un intervalle de confiance asymptotique pour λ au
essais effectués avec ce nouvel alliage ? risque α=5%.

Exercice 3
Examen 2016-2017
La résistance de rupture X d’un certain type de pilier varie
uniformément entre 145 et 165 KN. De plus, on admet que la charge
Y appliquée à un pilier peut varier uniformément entre 120 et 150 Exercice 1 Fiabilité et défaillance d’un système
KN. Calculer la probabilité qu’il y ait rupture. Définir les termes fiabilité et défaillance, puis montrer la relation qui
existe entre la fiabilité et le taux de défaillance.
Exercice 4
Exercice 2 Résistance à la rupture
Sur une autoroute, la proportion de camions par rapport à
l’ensemble de véhicules est de 0,07. A. La résistance de rupture X d’un certain type de pilier varie
uniformément entre 145 et 165 KN. De plus, on admet que la
a. Soit X le nombre de camions parmi 100 véhicules choisis au
charge Y appliquée à un pilier peut varier uniformément entre 120
hasard. Calculer Pr(X>5).
et 150 KN. Calculer la probabilité qu’il y ait rupture.
b. Soit Y le nombre de camions parmi 1000 véhicules choisis au
B. Pour étudier un nouvel alliage métallique, on a soumis un
hasard. Calculer Pr (65<Y<75).
échantillon aléatoire de 16 tiges aux essais pour obtenir les
c. On choisit n véhicules au hasard. Pour quelles valeurs de n peut-
résistances suivantes en kg/cm2 :
on affirmer que la proportion de camions est entre 0.06 et 0.08
1895,1920,1886,1890,1864,1880,1875,1915,1850,1927,1910,191
avec un risque d’erreur inférieur à 5% ?
2,1886, 1903,1854, 1880. On suppose la résistance distribuée
Exercice 5 normalement.
a. Estimer un intervalle avec un niveau de confiance 95% de la
On suppose que les valeurs y1,…..,yn sont les réalisations de n
résistance à la rupture.
variables aléatoires Y1,…..Yn indépendantes identiquement
distribuées selon une loi de poisson de paramètre λ pour tout k ϵ |N

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 119


b. Avant l’introduction de ce nouvel alliage la résistance en panne de sorte que X~G(p).On considère un autre composant dont
moyenne à la rupture des tiges était de 1840 kg/cm2 .Que peut-on la durée de vie Y est indépendante de X et de même loi. On pose :
conclure des essais effectués avec ce nouvel alliage ? S=min(X, Y) et T=|X-Y|
Exercice 3 Estimation 1. Que représentent S et T ?
A. Sur une autoroute, la proportion de camions par rapport à 2. Calculer P(S=s et T=t) pour s≥1 et t≥0(distinguer t=0 de t≥1.
l’ensemble de véhicules est de 0,07. 3. En déduire les lois de S et T puis E(T).Quel est le nom de la
a. Soit X le nombre de camions parmi 100 véhicules choisis au loi de S ?
hasard. Calculer Pr(X>5). 4. Les variables S et T sont-elles indépendantes ?
b. Soit Y le nombre de camions parmi 1000 véhicules choisis au
hasard. Calculer Pr(65<Y<75).
Exercice 2 Probabilité de rupture d’un pilier
c. On choisit n véhicules au hasard. Pour quelles valeurs de n
peut-on affirmer que la proportion de camions est entre 0.06 et 0.08 La résistance de rupture d’un certain type de pilier varie
avec un risque d’erreur inférieur à 5% ? uniformément entre 145 KN et 165 KN. De plus on admet que la
B. Deux rivières X et Y alimentent un réservoir. La distribution charge Y appliquée à un pilier peut varier uniformément entre 120 et
conjointe de leurs débits quotidiens (en m3) est : 150 KN. Calculer la probabilité qu’il y ait rupture.
. Exercice 3 Estimation fréquentiste de la moyenne
fX(x)= (6000-x-y) avec 0≤x≤4000, 0≤y≤2000.
Quelle est la probabilité que le débit de la rivière X soit le double On suppose que les valeurs y1,…..,yn sont les réalisations de n
du débit de la rivière Y ? On observe Y=1000 m3.Que vaut la variables aléatoires Y1,…..Yn indépendantes identiquement
fonction de densité conditionnelle X ? distribuées selon une loi de poisson de paramètre λ pour tout k ϵ |N
1. Calculer l’estimateur de maximum de vraisemblance λ^MV de
Contrôle Continu 2014-2015 λ.
2. Montrer que λ^MV est sans biais.
3. Quelle erreur fait-on en estimant λ par λ^MV ?
Exercice 1 Durée de vie simultanée de composants électroniques
4. Proposer un intervalle de confiance asymptotique pour λ au
Un composant électronique a une durée de vie X qu’on mesure en risque α=5%.
nombre entier d’unités de temps. On fait l’hypothèse que à chaque
entité de temps ce composant a une probabilité p ϵ ]0,1[ de tomber

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 120


Examen 2014-2015 3. Quelle erreur fait-on en estimant λ par λ^MV ?
4. Proposer un intervalle de confiance asymptotique pour λ au
risque α=5%.
Exercice 1 Durée de vie simultanée de composants électroniques
Un composant électronique a une durée de vie X qu’on mesure
en nombre entier d’unités de temps. On fait l’hypothèse que à chaque Exercice 4 Analyse de données
entité de temps ce composant a une probabilité p ϵ ]0,1[ de tomber
1. Quel est l’objectif d’une ACP ?
en panne de sorte que X~G(p).On considère un autre composant dont
2. Donner la relation entre la matrice d’inertie de nuage de points
la durée de vie Y est indépendante de X et de même loi. On pose :
et la matrice d’inertie de nuage de variables dans le cadre
S=min(X, Y) et T=|X-Y| d’une ACP normée.
1. Que représentent S et T ? 3. On effectue avec le logiciel R un test statistique entre deux
2. Calculer P(S=s et T=t) pour s≥1 et t≥0(distinguer t=0 de t≥1. variables qualitatives et on obtient le résultat suivant :
3. En déduire les lois de S et T puis E(T).Quel est le nom de la X-squared=26, 1718, df=2 , p-value=2,074 e-06
loi de S ? 4. De quel type de test s’agit-il? citer deux autres tests.
4. Les variables S et T sont-elles indépendantes ? 5. Rappeler la définition de chacun des trois paramètres ci-
Exercice 2 Probabilité de rupture d’un pilier dessus, l’hypothèse nulle et donner la conclusion de ce test.

La résistance de rupture d’un certain type de pilier varie


uniformément entre 145 KN et 165 KN. De plus on admet que la Examen 2012-2013
charge Y appliquée à un pilier peut varier uniformément entre 120 et
150 KN. Calculer la probabilité qu’il y ait rupture. Exercice 1
Exercice 3 Estimation fréquentiste de la moyenne Définir les expressions suivantes : a. Interférence
On suppose que les valeurs y1,…..,yn sont les réalisations de n statistique ;b. Probabilité ;c. Variable aléatoire ;d. Loi binomiale.
variables aléatoires Y1,…..Yn indépendantes identiquement Exercice 2
distribuées selon une loi de poisson de paramètre λ pour tout k ϵ |N
Le sang de tout être humain possède une certaine caractéristique
1. Calculer l’estimateur de maximum de vraisemblance λ^MV de appelée facteur Rhésus. Cette caractéristique peut revêtir deux formes
λ.
2. Montrer que λ^MV est sans biais.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 121


exclusives, notée R+ et R-.Pour chacun des deux sexes la probabilité tombant en panne sur B et Y la variable aléatoire réelle qui donne le
qu’un camerounais soit R+ est 0,90. nombre de réacteurs tombant en panne sur Q.
1. Chez les couples où l’homme est R+ et la femme est R- ; il se Les normes de sécurité imposent que la moitié au moins des
produit dans 10% des naissances, des accidents qui nécessitent réacteurs fonctionne pour que le vol puisse se poursuivre sans escale
un traitement spécial du nouveau-né. Déterminer la probabilité de secours.
p pour qu’un nouveau-né, de parents camerounais dont on ne 1. Calculer en fonction de p la probabilité PQ que le quadriréacteur
connait pas le facteur Rhésus, doive subir ce traitement. achève son vol et la probabilité PB que le biréacteur face de même.
2. Combien de naissances sont nécessaires par semaine pour que 2. Indiquer suivant les valeurs de p celui des deux avions qui offre la
la probabilité qu’il se présente au moins une fois un cas à meilleure fiabilité.
traiter soit supérieur à 0,95 ? Exercice 5
1. Dans un lot donné, la proportion de pièces défectueuses est
Exercice 3
0,05.Le contrôle de fabrication des pièces est tel que si une pièce
Dans une usine, on dispose de 5 machines A, B, C, D et E est bonne, elle est acceptée avec une probabilité 0,96 ; si la pièce
fabriquant des pièces mécaniques d’un type déterminé. La machine A est mauvaise, elle est refusée avec une probabilité de 0,98.On
assure 30% de la production, la machine B en assure 25%, la machine choisit au hasard une pièce dans ce lot et on la contrôle. Quelle est
C en assure 20% et la machine D en assure 15%.5% des pièces la probabilité qu’il y ait erreur de contrôle ?
fabriquées à l’aide de la machine A sont défectueuses. Les
2. A l’issue d’une couvée, un fermier dénombre 2n poussins dont
pourcentages des pièces défectueuses sont respectivement égaux à
(n-1) mâles. On prélève au hasard 2 poussins. Déterminer la
8%,10% ,15% et 20% pour les machines B,C,D et E. On tire une pièce
valeur n0 de n pour laquelle cette probabilité est maximale.
d’un lot constitué de pièces fabriquées dans les proportions par les
machines A,B, C,D et E. Quelle est la probabilité pour qu’une pièce
Exercice 6
défectueuse provienne de la machine B ?
Deux exercices IKS et IGREK se donnent rendez-vous en un
Exercice 4 endroit déterminé entre 13 heures et 15 heures. Elles conviennent que
On considère deux avions : un biréacteur B et un la première arrivée s’en ira après une attente égale à 40 minutes.
quadriréacteur Q. On suppose que tous les moteurs qui les équipent Quelle est la probabilité que le rendez-vous n’ait pas lieu ?
sont de même type, ont la même probabilité p de tomber en panne sur Exercice 7
une période donnée et qu’ils sont indépendantes les uns des autres.
Soit X la variable aléatoire réelle qui donne le nombre de réacteurs

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 122


La densité f(x) de la variable aléatoire X est donnée par : On effectue n tirages de la manière suivante :on tire une boule de la
𝑎𝑥 (0 ≤ 𝑥 ≤ 1 première urne que l’on remplace dans la deuxième urne, puis on tire
f(x)
𝑎 (1 ≤ 𝑥 ≤ 3 une boule de la deuxième urne que l’on remplace dans la troisième
−𝑎𝑥 + 4𝑎 (3 ≤ 𝑥 ≤ 4 urne, et ainsi de suite jusqu’au tirage dans la dernière urne.
0 𝑎𝑖𝑙𝑙𝑒𝑢𝑟𝑠
Pour 1≤ 𝑘 ≤ 3 on désigne par Xk la variable aléatoire égale à +1 si
la boule tirée de la kème urne est blanche et égale à 0 si la boule tirée
1. Calculer les probabilités P (|X-1,5|≤ 1.5) et P(X≥ 3/𝑋 ≥ 2) de la kème urne est noire.
2. Calculer E(X) et Var(X) 1. Déterminer les lois de probabilité de X1 et X2 puis leurs
espérances mathématiques et leurs variances n fonction de p1
Exercice 8
et de a.
1. Dans une loterie, un billet sur 2n est gagnant. Une personne 2. Démontrer qu’il existe une valeur de p1 pour laquelle X1 et X2
achète n billets. Quelle est la probabilité pour que cette suivent la même loi de probabilité.
personne ait au moins un billet gagnant ? Déterminer la limite 3. Pour cette valeur de p1 étudier l’indépendance de X1 et X2.
de cette probabilité quand n tend vers l’infini ? Pour 1≤ 𝑘 ≤ 𝑛 on pose pk=P (Xk=1) et qk=P (Xk=0).
2. Une urne contient 200 boules dont une rouge. On effectue n 4. Démontrer qu’il existe une matrice dépendant de a tel que pour
tirages avec remise. Combien de tirages doit-on effectuer pour 1≤ 𝑘 ≤ 𝑛
que la probabilité d’obtenir au moins une fois la boule rouge 𝑝 𝑝
=M 𝑞
soit supérieure à 0,90 ? Résoudre la question précédente en 𝑞
approximant la loi binomiale par la loi de Poisson. 5. Déterminer Mn pour n𝜖N, la loi de probabilité de Xn puis
lim 𝑝 et lim 𝑞 .
→ →
Exercices d’approfondissement Problème 2
Le service de dépannage d’un grand magasin dispose
d’équipes intervenant sur appel de la clientèle. Pour des causes
Problème 1 diverses les interventions ont lieu parfois avec retard. On admet que
On considère n urnes numérotées de 1 à n. La première les appels se produisent indépendamment les uns des autres pour
urne contient des boules blanches et des boules noires ; la proportion chaque appel la probabilité est 0,25.
de boules blanches est p1.Les urnes suivantes contiennent chacune a
boules blanches et a boules noires.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 123


1. Un client appelle le service à quatre reprises. On désigne par 1. Calculer la probabilité pour que le forfait ne dépasse pas 8000
X la variable aléatoire prenant pour valeur le nombre de fois francs.
où ce client a dû subir un retard. 2. Déterminer une densité de probabilité de la variable X.
a. Déterminer la loi de probabilité de X l’espérance et la 3. a. Calculer E(X)
variance de X. b. En déduire le montant moyen du forfait.
b. Calculer la probabilité de l’évènement : le client a subi au 4. Déterminer la fonction de répartition de la variable aléatoire Y.
moins un retard.
2. Au cours des années 2016 et 2017 le service après-vente Problème 4
enregistre une succession d’appels. Le rang du premier appel Soit (Xi)1≤i≤n une famille indépendantes de VAR uniformes sur
pour lequel l’intervention s’effectue avec retard en 2016(resp [0,a] indépendantes.(𝛼>0).
en 2017) définit la variable aléatoire Y( resp Z). On pose U= Sup (𝑋 ) et V= Inf (𝑋 ).
a. Déterminer les lois de Z et Y.
b. Calculer P(Y≤ 𝑘) pour k𝜖𝑁*. 1. Calculer les densités de U et V.
T=max (Y, Z) où max désigne le plus grand des nombres 2. Calculer E(U) et E(V).
Y ou Z.
c. Déterminer P(T≤ 𝑘) Problème 5
d. Calculer E(T) Une société de location de voitures a calculé que la probabilité
qu’une de ses voitures louées ait un accident dans une journée est
Problème 3
0,004(la probabilité qu’une voiture louée ait plus d’un accident par
Une agence de voyages propose à sa clientèle différents jour est supposée nulle).Les accidents sont supposés indépendants les
forfaits. Le montant du forfait versé à l’agence par un client choisi au uns des autres. Chaque jour, 1000 voitures de la société sont en
hasard est une variable aléatoire Y s’exprimant en milliers de francs circulation. Soit N la VAR définie par le nombre voitures de location
sous la forme Y=2+0,5 X , où X est variable aléatoire à densité de de la société ayant un accident dans une journée.
fonction de répartition F définie par :
1. Définir la loi de probabilité de la VAR N. Calculer E(N) et
𝐹(𝑥) = 0 𝑠𝑖 𝑥 ≤ 0 Var(N).
𝑥+6 2. Montrer que la loi de N peut être approchée par une loi de
𝐹(𝑥) = 1 − 𝑒 𝑠𝑖 𝑥 > 0
6 Poisson.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 124


3. A l’aide de cette approximation, calculer la probabilité des 4. Montrer que Wn=Yn- est un estimateur sans biais de θ.
évènements suivants :
5. Calculer la variance de chacun des estimateurs Zn et Wn. En
𝒂. Le nombre des accidents en une journée est égal à 4.
déduire que Zn et Wn sont deux estimateurs convergents de θ.
𝐛. Le nombre des accidents en une journée est au plus égal à 5
Quel est le meilleur des 2 ?
sachant qu’il est au moins égal à 2.
Problème 7
𝐜. A l’aide de cette approximation, déterminer le plus petit k
Pour un échantillon de 12 sujets sains, on a obtenu les résultats
tel que
expérimentaux suivants :
P (N>k)≤ 0,01.
 Moyenne des taux sanguins de calcium : m1 = 100 mg/m
Problème 6
 Ecart-type des taux sanguins de calcium : σ1 = 5.8 mg/l
On considère une variable aléatoire réelle T dont une densité
de probabilité f est donnée par : Pour un échantillon de 16 sujets présentant une tumeur
ostéolytique, on a obtenu les résultats expérimentaux suivants :
f(x)= 𝑒 ( ) pour x ≥ 0 et 0 sinon
 Moyenne des taux sanguins de calcium : m2 = 130 mg/m
θ désignant un paramètre strictement positif inconnu. Soit T1,
T2……Tn n variables aléatoires indépendantes de même loi que T.  Ecart-type des taux sanguins de calcium : σ2 = 6 mg/l
On considère les variables aléatoires : En supposant que le taux sanguin se distribue selon la loi normale
tester au risque de 5 % l’hypothèse selon laquelle les moyennes des
Xn = ∑ 𝑇 et Yn= Inf 𝑇 .
taux sanguins de calcium de ces deux groupes d’individus sont
Nombre 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 significativement différentes.
d’atterrissages Problème 8
On relève chaque jour pendant 200 jours le nombre
Nombre de 11 28 43 47 32 28 7 0 2 1 1 d’atterrissages entre 14h et 15h dans un aéroport :
jours 1. Soit X la variable « nombre d’atterrissages par jour entre 14h et
15h ». Donner les estimations ponctuelles de E(X) et Var(X) et
1. a. Vérifier que f est une densité de probabilité. estimer E(X) par un intervalle de confiance 95%. Ces résultats
b. Déterminer la fonction de répartition F de T. sont-ils compatibles avec une loi de poisson ? Quel serait son
c. Calculer E(T) et Var(T). paramètre ?
2. Tester la validité de ce modèle (test du khi 2 au risque 5%).
2. Montrer que Zn=Xn-1 est un estimateur sans biais de θ.
3. Déterminer la fonction de répartition de Yn puis une densité
de Yn.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 125


3. Calculez la probabilité d’avoir dans cet aéroport, toujours entre Après un mois de traitement, seuls 97 volontaires reviennent faire un
14h et 15h : 0 atterrissage un jour donné, 1 ou 2 atterrissages un jour test. Leur taux moyen de cholestérol est passé à 2.09 g/l avec un écart-
donné, 2 atterrissages en tout sur 3 jours quelconques. type d’échantillon de 0.25g/l. La différence est-elle significative au
Problème 9 risque 5%? Au risque 1%?
Un contrôle de qualité sur des échantillons issus d’une
production conduit aux résultats suivants :
Nb de 0 1 2 3 4 5 6
défauts
Nb de 15 30 48 46 34 22 5
pièces

1. Donner une estimation non biaisée de l’espérance et la variance


du nombre de défauts X.
2. Donner une estimation par un intervalle à 95% de confiance de
l’espérance de X si l’on suppose que la variance de X est égale à
l’estimation ponctuelle de l’espérance.
3. Choisir une loi discrète pour représenter la variable X et faire un
test du χ2 à 95% de confiance.

Problème 10
Un laboratoire pharmaceutique désire étudier les effets secondaires
potentiels d’un médicament sur le taux de cholestérol des patients.
Cent volontaires sains sont donc choisis pour tester le médicament.
Avant l’expérience, le taux de cholestérol moyen de ces volontaires
est de 2.02 ± 0.2g/l.
Le taux de cholestérol moyen dans la population étant de 2 g/l,
vérifier que cet échantillon est représentatif au risque 5%.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 126


ASTUCES
I. COMMENT ABORDER LE COURS MAGISTRAL ?

Contrairement aux autre UE dont il est responsable, le


professeur arrive très souvent à l’heure et consomme tout le temps qui
lui est imparti. Le cours se déroule de la même façon qu’en anglais
technique. Il a des documents qu’il distribuera et il viendra les lire en
classe et expliquer certaines choses.
Le plus important dans ce cours c’est l’attention. Ce cours est

TECHNOLOGIE DU certes ennuyant mais très important pour votre formation. Il faudra
donc :

BATIMENT  Dans un premier temps il va vous proposer un thème d’exposé


(généralement il vous demandera d’exposer sur le thème
technologie du bâtiment). Il faut prendre très au sérieux cet
exposé car il risque de vous aider si vous avez de mauvaises
notes.
 Etre très attentif (du début jusqu’à la fin) car le professeur a
tendance à sortir du contexte puis à revenir sans crier garde. Il a
aussi une façon très particulière de faire son cours. Il vous
donnera l’impression que ce n’est pas important dans sa façon de
présenter les choses mais il faut bien prêter attention à ce qu’il
dira et prendre des notes autant que possible. Il reviendra
rarement sur ce qu’il a déjà expliqué surtout pour les procédés
d’implantation et d’installation de chantier sur lesquels il évalue
toujours au CC comme à l’examen de fin de semestre.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 127


 Lorsqu’il prend la peine d’écrire quelque chose au tableau dispositions qui entrent en jeu et surtout savoir bien les
(surtout certains tableaux) il faudra absolument recopier. Ce sont schématiser. Pour cela il est préférable de vous munir
des choses tant importantes pour vous en tant qu’ingénieur qu’en d’anciens cahiers de composition de personnes ayant
tant qu’étudiants en quête de validation. « maxé ».
 Pensez à bien lire tous les documents qu’il vous donnera surtout  Les tableaux qu’il vous donnera en classe. Retenez ici
les parties déjà abordées en cours. Il ne piège pas les élèves et intégralement (je dis bien intégralement) tout le tableau
donc n’évalue pas sur ce qu’il n’a pas abordé. Néanmoins soyez En général, le secret ici c’est de pousser votre capacité de
avisés et lisez autant que possible. rétention au maximum aussi bien pour cette matière que pour la
plupart des matières que vous affronterez toute cette année.
II. COMMENT ABORDER LE CC ET L’EXAMEN ?

Vous pouvez considérer cette matière comme une matière de FAX


mais ce n’est vrai qu’en partie. Ici, il vous faudra retenir un tas de Du courage !!!
trucs et généralement en un laps de temps (le mieux c’est de
commencer à lire peu de temps avant la composition car cela risque
de vous sortir de la tête entretemps). Pour s’en sortir dans cette matière
ce n’est pas compliqué si vous avez une grande capacité de rétention. EPREUVES
Il faudra donc :
 Relire et surtout retenir tout ce que vous avez noté pendant les Contrôle continu 2018-2019
cours magistraux. Prenez la peine de vous rapprocher de vos
camarades pour comparer et compléter vos notes de cours. Définir les termes et notions suivantes :
 Vous armer d’anciens sujets car c’est généralement les mêmes
questions qui reviennent. Il faut donc avoir traité un maximum de Terrassement ; Fondation ; Fouille ; Foisonnement ; Déblai ; Les
sujets ; cela vous aidera à mieux retenir. remblais ; Talus.
 Prendre le soin de bien retenir :
 Les procédés d’installation et d’implantation de chantier. Il ne
s’agit pas seulement de savoir ce que c’est mais de connaître
tous les intervenants, les matériels et les matériaux, toutes les

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 128


Exam 2018-2019 (pas d’exam) Examen 2016-2017

Contrôle continu 2016-2017

I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
1. Que signifie la notion Technologie du bâtiment ?
2. Quelle est la différence entre un Permis de Construire et un
Permis d’Implanter ?
3. Quelle est la différence entre Maîtrise d’Ouvrage et
Maîtrise d’Œuvre dans un projet de bâtiment ? I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
4. Donner les définitions des termes suivants : 1. Distinguez et élaborez les étapes de la phase d’étude et celle
Terrassement ; Talus ; Soubassement ; Fondation, excavation de réalisation du projet de construction d’un bâtiment.
2. Proposez un plan (schématisé) d’installation d’un chantier
II. TRAVAUX PREPARATOIRES
visant à construire deux immeubles A (17×9)& B (17×11).
Proposez et schématisez un plan d’Installation pour un chantier La bande d’intersection entre les deux bâtiments est de 3m.
visant à construire un Immeuble S+R+15 (figure 01). Considérez un
Considérez un terrain situé sur un carrefour, d’une surface de 1000
terrain de 1000m2 donnant sur une rue de 10m et une servitude de 6m.
m2, donnant sur une rue de 10m et une servitude de 6m (figure 01) les
reculs standards sont obligatoires.

II. IMPLANTATIONS
Proposez et schématisez les techniques d’implantation d’un
bâtiment B (24×10) (S+R+10) au voisinage d’un patrimoine existant
A (10×12) (S+R+2). (Figure 02)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 129


Contrôle continu 2015-2016 2. Proposez et schématisez les techniques de mise en œuvre
d’une Fondation sur puits pour l’immeuble proposé (figure
01).
I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
1. Que signifie la notion Technologie du bâtiment ? Examen 2015-2016
2. Quelle est la différence entre un Permis de Construire et un
Permis d’Implanter ?
3. Quelle est la différence entre Maître d’Ouvrage et Maître I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
d’Œuvre dans un projet de bâtiment ?
4. Donner les définitions des termes suivants :
Terrassement ; Talus ; Soubassement ; Béton maigre
II. TRAVAUX PREPARATOIRES

Elaborez les étapes de la phase de conception et celle de réalisation


d’un projet de bâtiment

II. TRAVAUX PREPARATOIRES


Proposez et schématisez un plan d’Installation pour un chantier
visant à construire un Immeuble S+R+20 (figure 01). Considérez un
terrain de 1000m2 donnant sur une rue de 10m et une servitude de 6m Proposez et schématisez un plan d’Installation pour un chantier
visant à construire un Immeuble S+R+20 (figure 01). Considérez un
III. FONDATIONS terrain de 1000m2 donnant sur une rue de 10m et une servitude de 6m.
1. Que signifie la notion de Fondation d’un édifice ?

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 130


III. IMPLANTATIONS 3. Quelle est la différence entre Maître d’Ouvrage et Maître
d’Œuvre dans un projet de bâtiment ?
Proposez et schématisez les techniques d’implantation de
l’immeuble de 22 niveaux proposé en II ci-dessus (figure 01). II. TRAVAUX PREPARATOIRES
1. Proposez et schématisez un plan d’Installation pour un
IV. FONDATIONS
chantier visant à construire un Immeuble S+R+20 (figure
01). Considérez un terrain de 1000m2 donnant sur une rue de
Le projet de l’immeuble proposé en II ci-dessus est situé sur un 10m et une servitude de 6m.
terrain avec 10% de pente (de droite vers gauche). Le sondage 2. Proposez et schématisez les techniques de mise en œuvre de
géotechnique révèle trois zones : A composée de latérite avec une l’Implantation pour l’immeuble proposé (figure 01).
contrainte de 5.0 bars. B composée d’un terrain de faible résistance
III. FONDATIONS
(0.75 bar) jusqu’à 2.5m de profondeur. La zone C sur argile est
partiellement inondée sur une couche de rochers (refus) située à 12m 1. Que signifie la notion de Fondation pour un édifice ?
de profondeur. 2. Proposez et schématisez les techniques de mise en œuvre
d’une Fondation sur radiers pour l’immeuble proposé (figure
Poids de l’immeuble : 1800t ; Surface : 225.75 m2
01).
Etendue de la zone : A=18m, B=10m, C=16m.
Proposez et schématisez les techniques de mise en œuvre d’un
système de Fondation positionné sur les trois zones A, B et C pour
l’immeuble (figure 01)

Contrôle continu 2014-2015

I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
1. Que signifie la notion Technologie du bâtiment ?
2. Quels sont les documents et procédures nécessaires pour Examen 2014-2015
l’obtention d’un Permis de Construire ?

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 131


TRAVAUX PRELIMINAIRES  C est partiellement inondée avec des roches à une profondeur
1. Distinguez les deux phases d’un projet de construction d’un de 5m.
bâtiment et listez les procédures nécessaires. Proposez et schématisez les techniques de mise en œuvre d’un
système de Fondation positionné sur les trois zones A, B et C pour
l’immeuble (figure 02)

Examen 2013-2014

TRAVAUX PRELIMINAIRES
1. Elaborez les étapes de la phase de conception et celle de
2. Proposez un plan (schématisé) d’installation d’un chantier réalisation d’un projet de bâtiment.
visant à construire deux immeubles A & B (S+R+15). 2. Proposez et schématisez les éléments clés pour bien
Considérez un terrain situé sur un carrefour, d’une surface de organiser un chantier donnant sur une rue de 10m et une
1000 m2, donnant sur une rue de 10m et une servitude de 6m servitude de 6m (figure 01) visant à construire deux
(figure 01) les reculs standards sont obligatoires. immeubles S+R+15 : A (15.5*10) à 8m de la rue & B
(17*12) à 5m de la servitude. Le terrain est situé sur un
IMPLANTATIONS carrefour, d’une superficie de 1000 m2 (40*25m).
Proposez et schématisez les techniques d’implantation d’un IMPLANTATIONS
bâtiment B (S+R+10) au voisinage d’un patrimoine existant A
(S+R+2). (Figure 02) Proposez et schématisez les techniques d’implantation d’un
immeuble B de 12 niveaux au voisinage d’un immeuble d’un
FONDATIONS Immeuble A (S+R+2) existant (fig.02).
Le projet de l’immeuble proposé en II ci-dessus est situé sur un FONDATIONS
terrain avec 10% de pente (de droite vers gauche). Le sondage
géotechnique révèle trois zones : Le projet d’extension proposé en II ci-dessus est situé sur un
terrain avec 15% de pente (de droite vers gauche). Le sondage
 A composée de latérite avec une contrainte de 2.5 bars. géotechnique révèle trois zones : A composée de latérite avec une
 B composée de terre végétale jusqu’à 3m de profondeur. contrainte de 3.5 bars. B composée de la terre végétale jusqu’à 2.5m

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 132


de profondeur (0.5 bar). La zone C sur argile (0.25 bar) est Proposez et schématisez les techniques d’implantation d’un
partiellement inondée sur une couche de rochers située à 12m de immeuble B(S+R+10) au voisinage d’un patrimoine existant (Imm A)
profondeur. (fig.02).
Poids de l’immeuble : 1690.5t ; Surface : 204 m2 FONDATIONS
Etendue de la zone : A=6m, B=7.5m, C=4m.Proposez et schématisez Le projet d’implantation proposé en II ci-dessus est situé sur un
les techniques de mise en œuvre d’un système de Fondation terrain avec 20% de pente vers la gauche. Le sondage géotechnique
positionné sur les trois zones A, B et C pour l’immeuble. montre qu’il y a trois zones : A composée de latérite avec une
contrainte de 2.0 bars. B composée de la terre végétale jusqu’à 2.5m
de profondeur sur une couche de latérite. La zone C sur argile est
Examen 2012-2013
partiellement inondée (1.80-5.0m) sur une couche argileuse, avec une
couche rocheuse à une profondeur de 5m.
Proposez et schématisez les techniques de mise en œuvre d’un
système de Fondation positionné sur les trois zones A, B et C.
ELEVATION
Quels sont les éléments qui constituent l’élévation d’un bâtiment
et la technique de la mise en œuvre.

TRAVAUX PRELIMINAIRES
1. Quelles sont les étapes et procédures nécessaires dans les
deux phases d’un projet de construction de bâtiment ?
2. Proposez un plan et listez les éléments clés pour bien
organiser un chantier visant à construire deux immeubles
S+R+15. Considérez un terrain situé sur un carrefour, d’une
surface de 1000 m2, donnant sur une rue de 10m et une
servitude de 6m (figure 01).
IMPLANTATIONS

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 133


Examen 2011-2012 Proposez et schématisez les techniques de mise en œuvre d’un
système de Fondation pour les trois zones A, B et C pour
l’immeuble.

Examen 2010-2011

TRAVAUX PRELIMINAIRES
1. Que signifie la notion Technologie du bâtiment ?
2. Quels sont les documents et procédures nécessaires pour
TRAVAUX PRELIMINAIRES
l’obtention d’un Permis de Construire ?
1. Quelles sont les deux phases d’un projet de construction de 3. Quelle est la différence entre Installation et
bâtiment et les procédures nécessaires ? Implantation dans un chantier ?
2. Proposez un plan et schématisez les éléments clés pour bien 4. Proposez et schématisez les éléments clés pour bien
organiser un chantier visant à construire deux immeubles organiser un chantier visant à construire un immeuble
S+R+15. Considérez un terrain situé sur un carrefour, d’une S+R+20. Considérez un terrain de 1000m2, donnant sur une
surface de 1000 m2, donnant sur une rue de 10m et une rue de 10m et une servitude de 6m.
servitude de 6m (figure 01). FONDATIONS
IMPLANTATIONS
1. Que signifie la notion de Fondation d’un édifice ?
Proposez et schématisez les techniques d’implantation d’un 2. Proposez et schématisez les techniques de mise en œuvre
bâtiment administratif deb 12 niveaux au voisinage d’un patrimoine d’une Fondation sur radiers et une Fondation sur semelles
existant (fig.02). mixtes.
3. Proposez et schématisez mes techniques de mise en œuvre
FONDATIONS
d’une Fondation sur pieux et une Fondation sur puits.
Le projet d’extension proposé en II ci-dessus est situé sur un
ELEVATIONS
terrain avec 12% de pente. Le sondage géotechnique montre qu’il y a
trois zones : A composée de latérite avec une contrainte de 1.5 bars. Que signifie la notion de Fermeture sur un bâtiment ?
B composée de la terre végétale jusqu’à 3m de profondeur. La zone C
est partiellement inondée, avec des roches à la profondeur de 5m.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 134


ASTUCES
La physique étudie des phénomènes naturels et des systèmes
dont elle cherche à modéliser les comportements et à prévoir les
évolutions. Cette modélisation amène inévitablement à relier des
grandeurs physiques entre elles et à opérer des traitements
mathématiques. C’est dans cette dynamique que cours a pour but de
permettre à l’étudiant à se familiariser aux notions d’échanges
thermique et acoustiques utiles pour le dimensionnement des

THERMIQUE ET ouvrages de Génie Civil en vue d’assurer leur fonctionnalité. Ce


dernier étant dispensé par le Dr.ing TALLA André dont le
programme est scruté 3 parties : Rappels sur les notions de
THERMODYNAMIQUE thermodynamique, Les échanges thermiques et l’Acoustique. La
validation de cette matière ne réside qu’à la capacité de l’étudiant à
ACOUSTIQUE comprendre le phénomène proposé, à l’interpréter et à maitriser des
outils et grandeurs mathématiques pour le résoudre.
Astuces de validation

 Traiter les exercices du « Déclencheur »


 Lire les cours de l’enseignant
 Traiter les exercices du livre « Transfert Thermique » d’Yves
Jeannot
« Le doute, lui, c’est la suspension de l’intelligence entre deux
extremes qui offrent tous deux des raisons de probabilité »
Dans Guebi

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 135


 Système isolé : Un système est dit isolé s’il ne peut échanger ni
RESUME DE COURS matière ni énergie avec l’extérieur.
Chapitre 1 : GENERALITES  Système adiabatique : Un système est dit adiabatique s’il ne
La thermodynamique est l’étude des phénomènes thermiques en peut échanger de la chaleur avec l’extérieur.
relation avec dynamique. Les systèmes étudiés, généralement des  Système rigide : Un système est dit rigide ou indéformable s’il
fluides (gaz ou liquides), comportent un nombre très élevé de ne peut échanger de travail avec le milieu extérieur.
constituants élémentaires en interaction. Dans le souci de pouvoir  Equilibre thermodynamique : Un système est dit en équilibre
étudier cette science il est donc primordial de s’approprier de thermodynamique si les variables qui le décrivent sont bien
plusieurs termes et lois qui seront utiles pour comprendre des définit et constantes dans le temps (le système n’évolue plus).
phénomènes physiques.  Transformation infinitésimale : Lorsqu’un système passe
d’un état d’équilibre à un autre très voisin, la transformation est
 Définitions dite infinitésimale.
 Gaz parfait : Il s’agit d’un gaz constitué de particules 
(molécules, atome, ions) ayant entre elles une distance  Equations d’état, Travail et Chaleur
relativement grande (comparé aux solides et aux liquides).  Equation d’état
 Pression : La pression du gaz contenu dans un récipient est par L’équation d’état d’un gaz est la relation relie la pression, la
définition la force normale à la paroi du récipient qui s’exerce température et le volume : f(P,V,T)=0. Pour un gaz parfait cette
de l’intérieur vers l’extérieur par unité de surface. équation est donnée par : PV= nRT. Avec P : pression du gaz, T :
 Température : C’est une grandeur physique mesurant le degré température du gaz ; V : le volume du gaz ;n : la quantité de
d’agitation des particules dans un milieu donné. matière du gaz ;R : la constante universelle donnée par
 Système thermodynamique : Un système est un ensemble R=8,314J.K-1.mol-1. Dans un domaine limité de température et de
délimité par une frontière. L’univers se trouve donc divisé en pression, une forme approchée de l’équation d’état d’un gaz réel
deux, le système considéré et le milieu extérieur.
est fournie par l’équation de Van der Waals. 𝑃 + (𝑉 − 𝑏) =
 Système ouvert : Un système est dit ouvert s’il peut échanger
de la matière et de l’énergie avec l’extérieur. 𝑅𝑇.
 Système fermé : Un système est dit fermé s’il ne peut échanger  Travail : Le travail se manifeste par le déplacement du point
de la matière avec l’extérieur. d’application d’une force extérieure s’exerçant sur le système :
𝜕W= 𝑓 ⃗. 𝑑𝑙⃗ = -PextdV.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 136


 Chaleur: Lorsque l’on met en contact un corps chaud et un
corps froid, les molécules du corps chaud transmettent leur
agitation au corps froid. Cette énergie transférée est la chaleur ; il
existe deux types de chaleur : la chaleur sensible et la chaleur
latente.
La première se manifeste par une variation de température et est
proportionnelle à la quantité de matière ;elle est donnée par la
relation : 𝜕𝑄 =
𝑚𝑐𝑑𝑇 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑐: 𝑙𝑎 𝑐ℎ𝑎𝑙𝑒𝑢𝑟 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑖𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑢 𝑠𝑦𝑠𝑡è𝑚𝑒
La seconde est la chaleur qu’il faut fournir à un corps (ou alors
céder à un corps) à température constante pour changer d’état. Elle
est également proportionnelle à la quantité de matière ; elle est
donnée par la relation : 𝜕𝑄 = 𝐿𝑑𝑚
𝑎𝑣𝑒𝑐 𝐿: 𝑙𝑎 𝑐ℎ𝑎𝑙𝑒𝑢𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑖𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒 𝑐ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑑′é𝑡𝑎𝑡
. La convention de signe est la même que celle adoptée pour le
travail Q>0 si le système reçoit de la chaleur et Q<0 s’il la cède.

 Transformations infinitésimales

Transformation Caractéristique Travail(1 Chaleur(1
s s → 𝟐) → 𝟐) o Pour un gaz parfait monoatomique on a : CV= nR ; CP= nR.
Isobare P=cte=P0 -P0(V2-V1) cp(T2-T1)
Isotherme T=cte=T0 - o Pour un gaz parfait poly atomique on a : CV= 𝑛𝑅 ; CP= nR
nRT0In
nRT0In
Isochore V=cte=V0 0 cv(T2-T1)
Adiabatique Q=0 cv(T2-T1) 0

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 137


Chapitre 2: PREMIER PRINCIPE DE LA  système (ou entre la chaleur cédée et le travail fourni par le
THERMODYNAMIQUE système (ou entre la chaleur cédée
Le premier principe de la thermodynamique a été établi à partir  et le travail reçu).
d’observations expérimentales et plus précisément à partir de la mise  Wcycle= -Qcycle → ∆Ucycle = 0.
en évidence de l‘équivalence entre le travail et la chaleur vers 1850  Fonction d’état enthalpie
par joule. Après RUMFORD en 1798, DAVY en 1812 et CARNOT  Considérons un système qui n’échange avec l’extérieur qu’un
en 1824 affirmaient que le travail était une source de chaleur travail des forces de pression,on a : dU=𝜕𝑄 + 𝜕𝑊. Si Pext=cte
(inépuisable pour BAVY). C’est vers 1850 que les expériences de alors dU= 𝜕𝑄-PdV → 𝜕Qp= dU+PdV=d(U+PV). La fonction
JOULE, montrent que toute forme d’énergie mécanique, électrique, U+PV est une fonction d’état comme produit et somme de
chimique peut être intégralement transformée en chaleur (et vis fonctions d’états est appelée fonction enthalpie notée H tel que
versa). Cette équivalence du travail et de la chaleur à la base de ce ∆H=Qp.
principe lui a donné le nom de principe de l’équivalence.  Application du premier principe aux détentes de gaz
 Fonction d’état énergie interne  La détente de Joule-Gay-Lussac
 L’idée de l’équivalence du travail et de la chaleur amène à  L’énergie interne d’un gaz reste constante au
penser que tout système possède tout simplement une énergie cours de la détente de Joule-Gay-Lussac (détente
totale emmagasinée appelée énergie interne (notée U). La adiabatique dans le vide) ∆U= U2-U1= 0.
variation de cette énergie lors d’une transformation se fait par des  La détente de Joule-Thomson
échanges de travail et ou de chaleur avec l’extérieur. Des  L’enthalpie d’un gaz reste constante au cours
observations expérimentales ont également montré que cette de la détente de Joule-Thomson (détente adiabatique à
énergie ne dépend que des états initial et final de la faible vitesse en régime stationnaire d’un gaz dans une
transformation. La fonction énergie interne est connue à une conduite horizontal à travers une paroi poreuse) :
constante près. ∆U=H2-H1= 0.
 ∆U= U-U0= Q+W↔ U= Q+W+U0.
 Enoncé du premier principe de la thermodynamique  Expression générale des chaleurs spécifiques et des
 Lorsque qu’un système revient exactement dans son état initial coefficients calorimétriques
après une transformation (cyclique ou fermée), il y a équivalence
entre la chaleur reçue et le travail fourni par le

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 138


 Second principe de la thermodynamique
 Enoncé selon Thomson
Grandeurs Expression Il est impossible qu’au cours d’un cycle d’extraire de la
cp 𝑑𝐻
chaleur d’une source et de la transformée en travail sans en même
𝑑𝑇 temps transférer de la chaleur d’une source chaude à une source
cv 𝑑𝑈
froide.
𝑑𝑇
h 𝜕𝑇  Enoncé selon Clausius
𝑐 −𝑐
𝜕𝑃 Il est impossible de transférer de la chaleur d’une source froide
l h. à une source chaude sans en temps transformer une quantité de travail
λ en chaleur. Ou encore, le chaleur ne peut jamais spontanément, c'est-
cv.
à-dire sans dépense de travail passé d’une source froide à une source
μ cp. chaude.


 Enoncé généralisé
Chapitre 3: LE SECOND PRINCIPE DE LA
THERMODYNAMIQUE Pour tout système thermodynamique, le deuxième principe
Le premier principe nous a permis d’établir des bilans d’énergie postule l’existence d’une fonction d’état extensive, l’entropie notée S
entre différents états d’un même système ; cependant, rien n’indique :
si l’évolution entre deux états donnés peut effectivement avoir lieu.
o à l’équilibre thermodynamique, l’entropie s’exprime en fonction
Ainsi certaines transformations, qui n’ont aucune chance de se
d’un petit nombre de paramètres d’état.
produire dans la réalité, ont un bilan énergétique en accord avec le
o l’entropie est additive comme l’énergie interne : si le système est
premier principe. Nous sommes donc amenés à introduire, sous forme
séparé en deux sous-systèmes disjoints Ƥ1 et Ƥ2 d’entropies
de principe, un critère d’évolution des systèmes réels d’où le second
respectives S1 et S2 .
principe de la thermodynamique.

 Définition
 Un thermostat ou source de chaleur est un système fermé
n’échangeant aucun travail et capable d’échanger une quantité de
chaleur avec le système Ƥ sans que sa température ne varie.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 139


o l’entropie d’un système fermé, thermiquement isolé et subissant
une transformation irréversible d’un état initial I à un état final F
ne peut qu’augmenter :
∆ 𝑆 = S(F)-S(I).

 Expression analytique du second principe


Le système subit une transformation élémentaire par échange
d’une quantité infinitésimale de chaleur avec le milieu extérieur à
travers la frontière de température Text qui les sépare. La variation
d’entropie dS du système est telle que :

L’entropie est une mesure du désordre du système, de son état


de désorganisation. On comprend qu’il s’agit d’une fonction
 Expressions différentielles et propriétés de l’entropie
croissante de la température.
 Expressions différentielles
Chapitre 4 : GENERALITES SUR LE TRANSFERT DE
CHALEUR
La thermodynamique permet de prévoir la quantité totale
d’énergie qu’un système doit échanger avec l’extérieur pour passer
d’un état d’équilibre à un autre. La thermique (ou thermocinétique) se
propose de décrire quantitativement (dans l’espace et dans le temps)
l’évolution des grandeurs caractéristiques du système, en particulier
la température, entre l’état d’équilibre initial et l’état d’équilibre final.

 Définitions des termes


 Propriétés de la fonction entropie

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 140


 Champ de température : Les transferts d’énergie sont déterminés Où S est l’aire de la surface (m2).
à partir de l’évolution dans l’espace et dans le temps de la
température : T = f (x,y,z,t). La valeur instantanée de la température On appelle flux de chaleur la quantité de chaleur transmise sur la
en tout point de l’espace est un scalaire appelé champ de surface S par unité de temps :
température.
 Gradient de température : Si l’on réunit tous les points de
l’espace qui ont la même température, on obtient une surface dite
surface isotherme. La variation de température par unité de
longueur est maximale le long de la normale à la surface isotherme.
Cette variation est caractérisée par le gradient de température et
cette grandeur a pour expression :
 Expression des flux d’énergies
 Conduction : C’est le transfert de chaleur au sein d’un milieu
opaque, sans déplacement de matière, sous l’influence d’une
différence de température. La propagation de la chaleur par
conduction à l’intérieur d’un corps s’effectue selon deux
mécanismes distincts : une transmission par les vibrations des
atomes ou molécules et une transmission par les électrons
 Flux de chaleur : La chaleur s’écoule sous l’influence d’un
libres. La théorie de la conduction repose sur l’hypothèse de
gradient de température des hautes vers les basses températures. La
Fourier : la densité de flux est proportionnelle au gradient de
quantité de chaleur transmise par unité de temps et par unité d’aire
température :
de la surface isotherme est appelée densité de flux de chaleur :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 141


Schéma du transfert de chaleur convectif

 Rayonnement
 C’est un transfert d’énergie électromagnétique entre
deux surfaces (même dans le vide). Dans les problèmes de
conduction, on prend en compte le rayonnement entre un solide et le
milieu environnant et dans ce cas nous avons la relation :

Schéma du transfert de chaleur conductif

 Convection : C’est le transfert de chaleur entre un solide et un


fluide, l’énergie étant transmise par déplacement du fluide. Ce
mécanisme de transfert est régi par la loi de Newton :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 142


 Transfert de chaleur par conduction en régime permanent (Transfert
unidirectionnel)
Type de Flux de chaleur Schéma équivalent
structure φ(x)
Mur
simple

Mur
multicouc
hes

Mur
composit
e

Cylindre
creux
long

Cylindre
creux
multicouc
hes

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 143


Chapitre 5: TRANSFERT DE CHALEUR PAR d’ondes. Elle n’est plus fonction que de la température T et de la
RAYONNEMENT nature de la source :
Tous les corps, quelque soit leur état : solide, liquide ou gazeux,
émettent un rayonnement de nature électromagnétique. Cette
émission d’énergie s’effectue au détriment de l’énergie interne du
corps émetteur. Le rayonnement se propage de manière rectiligne à la
vitesse de la lumière, il est constitué de radiations de différentes
longueurs d’onde comme l’a démontré l’expérience de William
Herschel.
 Intensité énergétique dans une direction : On appelle intensité
 Généralités énergétique Ix le flux par unité d’angle solide émis par une surface
 Flux : On appelle flux d’une source S la puissance rayonnée notée dS dans un angle solide dΩ entourant la direction Ox :
φ par S dans tout l’espace qui l’entoure, sur toutes les longueurs
d’onde. Le flux φ s’exprime en W.
 Emittance énergétique monochromatique : Un élément de
surface dS émet un certain flux d’énergie par rayonnement dans
toutes les directions du ½ espace. Ce flux est réparti sur un
 Luminance énergétique dans une direction : Soit α l’angle
intervalle de longueurs d’ondes. Si l’on considère le flux d’énergie
fait par la normale 𝑛⃗ à la surface émettrice S avec la direction Ox.
𝑑𝜑 émis entre les deux longueurs d’ondes λ et λ+dλ, on La projection de dS sur le plan perpendiculaire à Ox définit la
définit l’émittance monochromatique d’une source à la surface émettrice apparente dSx = dS cos α. L’intensité énergétique
température T par : élémentaire dI x dans la direction Ox par unité de surface émettrice
apparente dSx s ‘appelle la luminance énergétique Lx ;son
expression est donnée par :

 Emittance énergétique totale : C’est la densité de flux de chaleur


émise par rayonnement par dS sur tout le spectre des longueurs

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 144


 Eclairement : C’est l’homologue de l’émittance pour une source. o Loi de Kirchhoff
L’éclairement est le flux reçu par unité de surface réceptrice, en
provenance de l’ensemble des directions.
 Corps noir : C’est un corps qui absorbe toutes les radiations
qu’il reçoit indépendamment de son épaisseur, de sa température,
de l’angle d’incidence et de la longueur d’onde du rayonnement
incident, il est défini par : αλT = 1. Une surface enduite de noir de
fumée est approximativement un corps noir.
 Corps gris : Un corps gris est un corps dont le pouvoir
absorbant αλT est indépendant de la longueur d’onde λ du
rayonnement qu’il reçoit. Il est défini par : αλT = αT.

 Lois du rayonnement

 Loi de Lambert o Rayonnement du corps noir

 Lois physiques

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 145


 Les caractéristiques du mouvement vibratoire sont
primordiales car elles déterminent les particularités de la sensation

sonore engendrée :

 Niveaux sonores
 D'une manière générale, on évalue la force d'un bruit
en fonction de la pression acoustique.
o Rayonnement des corps non noirs o l’oreille humaine est sensible à des variations de pressions
allant de p0 = 2.10-5 pascal (valeur de
Chapitre 6 : ACOUSTIQUE  référence) à 20 pascal.
 Définitions
o l’augmentation de l’intensité acoustique subjective est la
 Bruit : le bruit est un ensemble de sons perçus par l'oreille.
même quand la pression acoustique varie de 1 à 2 Pa ou entre
 Décibel : C'est l'expression de la mesure du niveau de bruit, le dB est
0,001 et 0,002 Pa.
une mesure physique. le dB(A) est une mesure qui tient compte de
o la loi physiologique de Weber-Fechner indique que la
ce qu'entend l'oreille humaine (dB physiologique).
sensation auditive est proportionnelle au
 Fréquence : Elle s'exprime en hertz : c'est le nombre de vibrations
 logarithme de l'excitation pour les fréquences moyennes.
par seconde. Elle permet de distinguer les sons graves, médium;
Ainsi, pour mesurer le niveau sonore, les acousticiens utilisent le
aigus.
niveau de pression acoustique noté LP exprimé en décibel (dB). Il est
 Onde acoustique : Le son est une sensation auditive engendrée par
défini par la relation suivante:
une onde acoustique. Tout corps vibrant dans l'air émet un son. Cette
vibration est transmise à l’air ou à tout autre milieu matériel sous
forme d'ondes de compression et de dépression.

 Les Caractéristiques du son

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 146


o Peff est la pression efficace en pascal 6) Quelle est la dimension de la conductivité thermique ?
o P0, la pression de référence égale à 2. 10-5 pascal.
Grille de réponses
Questions 1) 2) 3) 4) 5) 6)
Réponses
EPREUVES
Problème (14pts)
Exam 2018-2019
Traiter le problème sur les feuilles de composition et insérer les
réponses justes dans un cadre de réponses réservé sur une page dans
Questions de cours (6x1=6pts) le cahier de composition
Reproduire sur la feuille de composition le tableau « Grille de Une structure industrielle dispose d’une machine frigorifique
réponses » et y reporter les lettres correspondant aux réponses fonctionnant au R22 et destinée à produire une puissance frigorifique
correctes. de 100KW pour ses besoins en froid. La machine fonctionne suivant
1) Quelle est la particularité de la thermodynamique par rapport un cycle à un étage de compression mécanique. Les points
aux transferts thermiques ? caractéristiques sont désignés par :
2) Si l’on chauffe de l’eau dans un récipient sur une flamme, le 1 : admission du compresseur étage inférieur ; 2 : refoulement du
transfert de l’énergie libérée par la combustion à l’eau dans compresseur ;
le récipient fait intervenir quel(s) type(s) de transferts
3 : entrée détendeur ; 4 : sortie détendeur ;
thermiques ?
3) Quel est le type de transfert de chaleur dont la loi correspond Les données de nasse sont les suivantes :
à un processus de diffusion de la chaleur dans un milieu ? - Température d’évaporation : -20°C
4) Pour un milieu isotrope la conductivité thermique λ est-elle - Température de condensation : +40°C
une grandeur scalaire positive et constante, caractéristique du - Surchauffe à l’évaporateur : 5°C
milieu ? - Sous-refroidissement au condenseur : 5°C
5) La loi de Fourier en transfert de chaleur exprime-t-elle une
relation non linéaire entre la densité de flux thermique et le On néglige toutes les pertes de charge et on suppose que la
gradient de température ? compression est isentropique et la détente isenthalpique. On admet

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 147


également que la surchauffe et le sous-refroidissement se font 3) Calculer la production frigorifique spécifique q0m de
respectivement dans l’évaporateur et dans le condenseur. On rappelle l’évaporateur et la production calorifique spécifique qcm du
que le rendement volumétrique est donné par la relation : 𝜂 = 1 − condenseur. (2 x 1 pt = 2 pts)
0.05 4) Calculer le travail de compression W du compresseur. (1,5
pt)
5) Calculer en m3/h le débit volume balayé qvb. (1,5 pts)
6) Calculer en kW la puissance mécanique réelle P du
compresseur en admettant un rendement mécanique de 0,9.
(1 pt)
7) Calculer l’efficacité frigorifique ef de cette machine. (1pt)

T P v h s
Point
[°C] [bar] [m3/kg] [kJ/kg] [kJ/(kg k)

1 -15,0

1) Tracer le cycle de fonctionnement sur le diagramme 2


enthalpique de R22 (2pts)
2) Compléter les cellules non masquées du tableau suivant 3
relatif aux paramètres des points caractéristiques du cycle.
(0,5pt x10=5pts) 4
N.B. Arrondir les valeurs de température, pression, enthalpie
et entropie au dixième ainsi que tous les résultats des calculs.
Contrôle Continu 2018-2019

Insérer les réponses justes dans un cadre de réponses réservé sur


une page dans le cahier de composition (1 pt par réponse)
1. Nous considérons dans ce qui suit le fluide frigorigène R22.
Moyennant le diagramme frigorifique du R22, répondre aux
questions suivantes.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 148


1.1. On détend de façon isenthalpique jusqu’à 2,2 bars, le 1.15. Déterminer le travail de compression de la vapeur
fluide à l’état liquide saturé à 50°C. Déterminer la sèche de 2,2 bars à 19,5 bars.
pression du liquide saturé à 50°C. 1.16. Déterminer l’efficacité frigorifique si on réalise une
1.2.Quelle est l’enthalpie correspondant à la détente machine frigorifique fonctionnant dans les
isenthalpique ? conditions décrites plus haut.
1.3.Quelle est la température de fin de détente ? 2. Quelle est la nature d’une transformation dont la chaleur
1.4.Quel est le titre de vapeur après détente ? échangée par un système thermodynamique avec son
1.5.Quelle est l’enthalpie du liquide saturé à 2,2 bars ? environnement est égale à sa variation d’énergie interne ?
1.6.Quelle est l’enthalpie de la vapeur saturée à 2,2 bars ? 3. A quoi correspond la chaleur spécifique échangée par un
1.7.Quelle est la chaleur latente de vaporisation du fluide à système thermodynamique avec son environnement, qui subit
2,2 bars ? une transformation isobare ? alors la chaleur échangée est
1.8.Déterminer la variation d’entropie au cours de la égale à sa variation d’enthalpie.
transformation d’un kilogramme de fluide de l’état 4. Quelle est la chaleur massique d’une source de chaleur ?
liquide saturé à l’état vapeur saturé. 5. Dans le diagramme enthalpique d’un fluide frigorigène, dans
1.9.Déterminer la température de la vapeur sèche si le fluide quelle zone les isobares et les isothermes se confondent ?
à l’état vapeur saturée à 2,2 bars subit une surchauffe
isobare de +3°C. Cadre des réponses à reproduire dans le cahier de
1.10. Déterminer l’enthalpie du fluide à l’état de vapeur composition
sèche. Question 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
1.11. Déterminer la quantité de chaleur nécessaire à céder
par le fluide pour passer de l’état de fin de détente à Réponse
l’état de vapeur sèche.
1.12. Déterminer dans les conditions de la question 1.9, Question 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
l’entropie de la vapeur sèche.
Réponse
1.13. On procède à une compression isentropique de la
vapeur sèche jusqu’à l’isobare correspondant à l’état de
saturation à +50°C, déterminer la température de fin de
compression.
1.14. Déterminer l’enthalpie de fin de compression.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 149


Contrôle Continu 2017-2018

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 150


Exam 2017-2018

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 151


LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 152
s’élève. Si le système est l’ensemble résistance chauffante, alors
l’énergie a été transférée sous forme de :
a. Travail b. Transfert thermique
2. Un thermostat c’est tout système thermodynamique capable de
transférer thermiquement n’importe quelle quantité d’énergie :
a. Avec variation de sa température b. Sans variation de sa
température
3. Lorsque le transfert thermique s’exerce sur un glaçon à 0°C sous la
pression atmosphérique, il fond et se transforme en eau. Avant la
fin de la fusion, la température de l’eau obtenue :
a. Peut s’élever b. reste à 0°C
4. Si A est l’aire arithmétique du cycle d’une transformation
réversible fermée dans un diagramme de Clapeyron, et W le travail
reçu au cours de ce cycle supposé orienté dans le sens
trigonométrique alors :
a. W= -A b. W=A
5. Lorsque le transfert thermique se fait du système vers le milieu
extérieur l’énergie transférée est négative. La transformation dont le
système est le siège est dite :

Contrôle Continu 2016-2017 a. Endothermique b. Exothermique

6. Lorsqu’un système est le siège d’une transformation irréversible


Insérer les réponses justes dans le cadre de réponses à reproduire alors sa variation d’entropie ∆S est telle que :
dans le cahier de composition
a. ∆S<0 b. ∆S=0 c. ∆S>0
1. On introduit dans une bouilloire électrique 1 litre d’eau et on fait passer
le courant dans la résistance chauffante. La température de l’eau 7. Dans un récipient parfaitement calorifugé, on place une masse M=1
Kg d’eau à θ1=20°C et une masse m=500 g de glace à 0°C.Determiner
en Kg la masse et sa température à l’équilibre en °C sachant que la

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 153


chaleur massique de l’eau est c= 4,2 KJ.Kg-1.K-1 et la chaleur latente 2. Si on chauffe de l’eau dans un récipient sur une flamme, le
de fusion de la glace est L=336 KJ.Kg-1. transfert de l’énergie libérée par la combustion à l’eau dans le
récipient fait intervenir :
8. Une masse de un kilogramme d’eau à 273 K est mise en contact a. La conduction seule b. la convection seule c. le rayonnement
avec un thermostat à la température de 373 K. Calculer en J.K-1 la seul d. les trois formes d’échange d’échange de chaleur.
variation d’entropie du thermostat lorsque l’eau atteint une 3. Un corps émettant le maximum d’énergie par rayonnement
température de 373 K. La chaleur massique de l’eau est c=4180 J.Kg- thermique à une température donnée et absorbant la totalité des
1 -1
.K radiations thermiques qu’il reçoit est connu sous le nom du
9. Un piston de masse m est maintenu dans un cylindre vertical de corps :
section S. Il emprisonne une hauteur h0 de gaz qui est à la pression a. Sombre b. gris c. noir.
atmosphérique P0 et à la température initiale T0.Pour une compression 4. Le transfert de chaleur dont la loi correspond à un processus de
adiabatique réversible jusqu’à l’équilibre des pressions, déterminer le diffusion dans un milieu représente le mode d’échange de
travail WP fourni au gaz par le piston. chaleur :
a. Par conduction b. par rayonnement c. par
convection
Examen 2016-2017 5. Pour un milieu isotrope la conductivité thermique λ est une
grandeur scalaire positive et constante, caractéristique du milieu.
Problème 1 a. Vrai b. Faux
6. La loi de fourrier en transfert de chaleur exprime une relation
Reproduire sur la feuille de composition le tableau « Grille de non linéaire entre la densité de flux thermique et le gradient de
réponses » et y porter les lettres correspondantes aux réponses température
justes. a. Vrai b. Faux
1. La différence entre les transferts thermiques et la 7. L’équation de Poisson et l’équation de Lapl ace relatives au
thermodynamique réside du fait que la thermodynamique transfert de chaleur sont identiques en régime permanent.
s’intéresse uniquement des : a. Vrai b. Faux
a. Mécanismes d’échange b. états d’équilibre c. mécanisme 8. Le coefficient de convection a la même dimension que la
d’échange et les états d’équilibre. conductivité thermique.
a. Vrai b. Faux

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 154


9. La dimension de la conductivité thermique est : 1. Une valeur de température strictement négative ne peut pas être
a. ML2θ2T-1 b. L2θ2T-1 c. MLθ-3T-1. lue sur une échelle :
Problème 2 a. Centésimale b. Fahrenheit c. Kelvin
2. Un thermocouple fait partie des thermomètres à dilatation de
Le mur d’un four est constitué de deux couches. La première liquide
couche est en brique réfractaire : épaisseur e1=0,2 m, conductivité a. Vrai b. Faux
thermique λ1=1,38 W/(m.°C).La deuxième couche est en brique
3. La relation = 𝑐𝑡𝑒 (P : pression absolue, ρ : masse volumique)
isolante : épaisseur e2=0,1 m, conductivité thermique λ2=0,17
W/(m.°C).La température θ∞1à l’intérieur du four est 1650 °C et le représente la loi de :
coefficient d’échange h1 sur la paroi intérieure vaut 70 W/(m2.°C).La a. Mariotte b. Gay Lussac c. Charles
température de l’air ambiant θ∞2 est de 25°C et le coefficient 4. Dans un diagramme de Clapeyron, une transformation isotherme
d’échange h2 sur la paroi extérieure vaut 10 W/ (m2. °C). est représentée par :
a. Une droite verticale b. Une branche d’hyperbole c. Une
1. Proposer un schéma montrant qualitativement l’allure de la droite horizontale
distribution des températures de l’intérieur du four vers 5. Si VA (respectivement VB) représente le volume de liquide
l’ambiance extérieur (respectivement le volume de vapeur) d’un corps à l’état de
2. Proposer un schéma de l’association des résistances thermiques saturation, si 𝐴𝐵 = 10 cm représente le segment associé au
de l’intérieur du four à l’ambiance extérieure passage de ce corps de l’état liquide à l’état vapeur, si le segment
3. Calculer les pertes de chaleur ϕ par m2 de surface du mur associé au niveau de transformation liquide-vapeur est 𝐴𝑀= 3
4. Calculer en °C la température θp1 de la face intérieure du four cm, alors le titre x de vapeur de c corps est de :
5. Calculer en °C la température θp2 de la face extérieure du four a. x=0,7 b. x= 0,3 c. autre réponse
6. Calculer en °C la température θ’ de l’interface des deux couches 6. Dans l’équation de Van der Walls ( 𝑃 + )(V-b)=RT pour une
de briques
mole de gaz parfait la dimension de a est :
7. Déterminer les pentes des droites θ(x)
a. ML5T-2 b.ML3T-2 c. ML5T-1
7. La chaleur spécifique d’une source de chaleur est :
Contrôle Continu 2015-2016 a. Nulle b. finie c. infinie

Partie A : Questions fermées (10 pts)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 155


8. L’expression infinitésimale du travail d’un système δW=-PdV 4. Calculer en °C la température θp1 de la face intérieure du four
traduit que le travail d’un système thermodynamique est toujours 5. Calculer en °C la température θp2 de la face extérieure du four
négatif. 6. Calculer en °C la température θ’ de l’interface des deux couches
a. Vrai b. Faux de briques
9. La chaleur latente reçue par un corps se traduit par son élévation 7. Déterminer les pentes des droites θ(x)
de température
a. Vrai b. Faux
10. La chaleur latente ne se manifeste pas dans un corps dont tous
les constituants n’ont exclusivement qu’un état solide
a. Vrai b. Faux

Partie B : Questions ouvertes

Le mur d’un four est constitué de deux couches. La première


couche est en brique réfractaire : épaisseur e1=0,2 m, conductivité
thermique λ1=1,38 W/(m.°C).La deuxième couche est en brique
isolante : épaisseur e2=0,1 m, conductivité thermique λ2=0,17
W/(m.°C).La température θ∞1à l’intérieur du four est 1650 °C et le
coefficient d’échange h1 sur la paroi intérieure vaut 70 W/(m2.°C).La
température de l’air ambiant θ∞2 est de 25°C et le coefficient
d’échange h2 sur la paroi extérieure vaut 10 W/ (m2. °C).

1. Proposer un schéma montrant qualitativement l’allure de la


distribution des températures de l’intérieur du four vers
l’ambiance extérieur
2. Proposer un schéma de l’association des résistances thermiques
de l’intérieur du four à l’ambiance extérieure
3. Calculer les pertes de chaleur ϕ par m2 de surface du mur

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 156


Examen 2015-2016

Problème 1 (12pts)

On comprime isothermiquement jusqu’à la pression de P1=20 bars et


V1, l’air se trouvant initialement dans les conditions normales
(rappel : T0=273 K, P0=101325 Pa, V0=1m3).On admet que l’air se
comporte comme un gaz parfait(R=8,32 J.K-1.mol-1)

1. Quel est le volume final de l’air V1 ?


2. Calculer le travail de compression et la quantité de chaleur Problème 2 (8pts)
cédée par le gaz au milieu extérieur.
 La masse d’air est ramenée à la pression P2= 1 bar On considère une cuve dont les parois extérieures de surface
(101325 Pa) par une détente adiabatique (exposant adiabatique S1=10 m2, sont à la température θ1=180 °C. Les parois de cette cuve
γ=1,42 pour l’air). émet un flux radiatif vers les parois, de surface S2=200 m2 et de
3. Déterminer le volume V2 et la température T2 du gaz après la température θ2=27°C de la salle où elle se trouve. Les émissivités des
détente. parois de la salle et de la salle sont respectivement ɛ1=0,9 et ɛ2=0,85.
4. Calculer le travail fourni au milieu extérieur et comparez-le La constante de Stephan-Boltzmann σ=5,67.10-8 W/ (m2. °K4).
au travail fourni au gaz pendant la compression isotherme.
Le flux radiatif émis par les parois de la cuve est donné par la relation :
Interprétez les résultats en utilisant le diagramme de
Clapeyron. ϕ12 net=Ƒ12 S1 (M1°-M2°) où M° est l’émittance totale du rayonnement
5. Représenter dans le diagramme de Clapeyron les deux du corps noir à la température donnée et
transformations (compression et détente).
Ƒ12= ₁ facteur de forme gris entre S1 et S2.
ɛ₁ ₂

1. Rappeler l’expression de l’émittance totale d’un rayonnement du


corps noir à une température donnée.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 157


2. Moyennant une hypothèse simplificatrice justifiée, montrer que
le facteur de forme Ƒ12 peut s’écrire comme une relation
indépendante de S2.
3. Déduire l’expression simplifiée de ϕ12 net.
4. Calculer en kW la valeur de ϕ12 net..
5. La même hypothèse serait-t-elle valable pour le facteur de forme
gris Ƒ21 entre S2 et S1 ? Justifier votre réponse.
Problème 2

Exercices d’approfondissement On ne considère que des régimes permanents indépendants du temps.

L’intérieur d’une pièce est séparée de l’extérieur par une paroi vitrée
Problème 1 de surface S, orthogonal à l’axe (Ox) et dont le verre a une conductivité
thermique K. Ses faces internes et externes sont respectivement aux
Considérons un matériau homogène compris entre deux
températures Ti et Te avec Te<Ti.
sphères concentriques de centre O, de rayons a et b (a<b),de
conductivité thermique K, de capacité thermique massique c et de 1. La paroi est une vitre simple d’épaisseur e. Evaluer le flux
masse volumique ρ. Les parois sphériques de ce matériau sont thermique ϕ1 sortant de la pièce à travers cette paroi en fonction
maintenues aux températures T1(r=a) et T2(r=b) et on suppose T1>T2. de K, S, e ,Ti et Te. Calculer la résistance thermique Rth de la
paroi vitrée.
1. Ecrire l’équation aux dérivées partielles que vérifie la
2. La paroi est un ensemble de deux vitres de même épaisseur e,
température T au point M à l’instant t.
séparées par une épaisseur e’ d’air de conductivité thermique K’.
2. Déterminer en régime permanant :
On ne tient compte que de la conduction.
a. La température T(r) en tout point M du matériau
b. La puissance P transférée entre les deux sphères de rayon a et b a. Evaluer le flux thermique ϕ2 sortant de la pièce, puis .
c. La résistance thermique Rth de ce conducteur. Calculer Rth et P. b. A.N : Te= 270 K ;Ti= 292 K ;e=e’= 3 mm ; K= 1,2 W.m-
 1.K-1 ;K’=0,025 W.m-1.K-1.

 conduction entre deux pièces concentriques. Calculer le rapport et les températures T1 et T2 des faces en
Données : a= 1cm, b=10 cm, K= 35.10-2 W.m-1.K-1, T1=
regard des deux vitres. Représenter graphiquement les variations de la
100°C, T2= 20°C.
température en fonction de x dans le double vitrage.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 158


3. En plus de la conduction étudiée ci-dessus on doit tenir compte
des échanges thermiques superficiels entre le verre et l’air. Une
surface de verre d’aire S, à la température TS échange avec l’air
à la température Tf le flux thermique :
 Φ=hS(TS-Tf) avec h>0.
a. Quelle valeur implicite donnait-on précédemment à h lorsqu’on
confondait Ts et Tf.
b. Montrer que ces échanges superficiels introduisent une
résistance thermique Rth. Donner l’expression de Rth.
c. Dans les questions 1. et 2. les températures de l’air à
l’intérieur et à l’extérieur de la pièce sont Ti’ et Te’. Soit he le
coefficient d’échange entre le verre et l’air extérieur et hi celui Les températures T1 et T0 sont voisines et l’on pose T1=
relatif aux autres contacts verre-air. Les flux ϕ1 et ϕ2 des θ1+T0 avec θ1<< T0.
questions 1. et 2. deviennent respectivement ϕ1’ et
1. Quel est le flux ϕa reçue par le corps (A) de la part de
ϕ2’.Exprimer ϕ1’ et ϕ2’ en foction de Ti’,Te’,hi, he et des
l’enceinte ?
paramètres e,K,K’ et S.
2. Déterminer la loi d’évolution de la température T de la sphère
A.N : hi= 10 W.m-2.K-1 et he= 14 W.m-2.K-1.
en fonction du temps.
3. On considère une sphère métallique d rayon a=1 cm, de
Calculer .Conclusion ?
capacité thermique massique C0=0,5 KJ.kg-1.K-1 de masse
Problème 3 volumique ρ=7.8.103 kg.m-3.
Un corps sphérique (A) de rayon a, de capacité thermique C0 et de  Données : T0= 273 K , T1=280 K et la constante de Stefan
température T1 est placée dans une enceinte vide dont la paroi  σ=5,67.10-8 W.m-2.K-4.
inférieure absorbante est maintenue à la température T0.On suppose  Au bout de combien de temps l’écart de température (T1-T0)
que le corps (A) rayonne comme un corps noir et qu’il n’y a pas est-il inférieur à 0,1 K ?
d’autres transferts thermiques.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 159


ASTUCES
In this course you will be thought civil engineering terms and
processes in English.

This is a very important course in engineering especially civil


engineering because most publications and textbooks suitable for better
understanding are in the English language, therefore a need of its
acquaintance.

Astuces de validation

ANGLAIS TECHNIQUE  Traiter les exercices du « Déclencheur »


 Read your notes very well and know them to the tips of your
fingers.
 When given a question don’t answer with your own words but
those of your teacher.
« l’anglais n’est plus une langue mais un phénomène universel,
comme l’oxygène ou les rayons de soleil »
Hallgrimur Helgason

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 160


EPREUVES
Il s’agit d’une seule épreuve universelle depuis
l’instauration de l’UE.

I. MECHANISMS OF TECHNICALS ENGLISH


1. List ten principles of technical english .
2. How are written instructions important for an engineer.
3. Distinguish between descritive type I and type II.
4. Give the meaning of the following words and use them in
short sentences.
Pacemaker, kiln, AC adoptor, concrete, radiator, cement.

II. REPORT WRITTING


1. What is report writting.
2. Distinguish between a research proposal and a research
report
3. Give the meaning of the following words as used in reports :
Table of content, executive summary, literature review,
reference

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 161


CORRECTIONS

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 162


Contrôle continu n°1 2018-2019

Exercice 1 : Notion de dénombrabilité


5. Qu’est-ce qu’un ensemble dénombrable ?
Un ensemble E est dit dénombrable s’il existe une bijection
entre E et une partie de ℕ

6. Les ensembles ℕ, ℂ, ℚ, 𝒆𝒕 ℝ sont-ils dénombrables ?


ℕ Oui
ℂ non
ℚ oui
ANALYSE MATHEMATIQUE ℝ non
7. Soit A un ensemble infini et B l’ensemble des étudiants de
3GC. Montrez qu’il existe une bijection 𝝋 de A sur 𝑨 ∪ 𝑩
A étant infini, supposons qu’il soit également dénombrable.
L’ensemble des étudiants de la 3GC étant dénombrable, on a
aussi B dénombrable.
Il vient donc que 𝐴 ∪ 𝐵 est infini dénombrable et est donc en
bijection avec A.

Supposons maintenant que A infini non dénombrable. Soit A’


une partie infinie dénombrable de A.
Le complémentaire de A’ dans A, nommé A’’ est infini non
dénombrable. D’après ce qui précède, il existe une bijection
𝜑 de A’∪ B vers A’. On définit alors 𝑓: 𝐴 ∪ 𝐵 → 𝐴 de la façon
suivante :
Si 𝑥 ∈ 𝐴 ∪ 𝐵, 𝑓(𝑥) = 𝜑(𝑥)𝑒𝑡 𝑠𝑖 𝑥 ∈ 𝐴 , 𝑓(𝑥) =
𝑥. L’application 𝑓 est une bijection de 𝐴 ∪ 𝐵 𝑣𝑒𝑟𝑠 𝐴

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 163


8. Soit A une partie de ℝ telle que ∀𝒙 ∈ 𝑨, ∃𝜺 > 𝟎 pour lequel 8. Montrer à l’aide d’un exemple que l’intérieur d’une boule
]𝒙, 𝒙 + 𝜺[∩ 𝑨 = ∅. Démontrez que A est dénombrable. ouverte est-elle même ou que l’adhérence d’une boule
Si A a moins de deux éléments, alors A est dénombrable. fermée ec st elle-même.
Sinon, *N : il s’agit ici de la démonstration, l’étudiant prendra le
Soient 𝑥 𝑒𝑡 𝑦 deux éléments de A tels que 𝑥 < 𝑦. Soient 𝜀 > soin de choisir un exemple.
0 et 𝜀 > 0 deux réels tels que ]𝑥, 𝑥 + 𝜀 [∩]𝑥, 𝑥 + 𝜀 [= ∅ Soit U un ouvert,
Pour chaque 𝑥 de A on choisit un 𝜀 tel que ]𝑥, 𝑥 + 𝜀 [∩ 𝐴 = En effet, on a Ů = 𝑈 𝑒𝑠𝑡 𝑜𝑢𝑣𝑒𝑟𝑡.
∅ et un rationnel 𝑟 dans l’intervalle ]𝑥, 𝑥 + 𝜀 [ Réciproquement, si U est ouvert, alors le fait que 𝑥 ∈ Ů ⇔
L’application 𝐴 → ℚ, 𝑥 ↦ 𝑟 est injective et ℚ est ∃𝑟 > 0 𝑡𝑒𝑙 𝑞𝑢𝑒 𝐵(𝑥, 𝑟) ⊂ 𝑈 implique que U ⊂ Ů. Par
dénombrable. Donc A est dénombrable. ailleurs, on a toujours U ⊃ Ů.
Exercice 2 : Espace métrique et séparabilité D’où l’égalité voulu.

6. Polytechnique est-elle un espace métrique ? 9. Montrer que polytechnique est un espace complet.
Oui. Il s’agit d’un espace métrique. En effet, on peut définir Réponse de l’enseignant Koumbe Mbock : il est possible de
une métrique(distance)𝛿 dans polytechnique. construire dans polytechnique donc c’est un espace complet.
7. Dans une partie de Polytechnique, comment définir son
intérieur, l’adhérence, sa densité, son ouverture et sa 10. Monter que polytechnique est séparable.
fermeture ? L’ensemble Polytechnique contient un sous ensemble dense
Considérons comme une partie de polytechnique une salle de d’après ce qui précède.
classe (salle de 3GC par exemple) Il est également possible de définir un ensemble fini dans le
Son intérieur : c’est toute réunion d’espace ouvert dans la salle sous espace salle de classe (l’ensemble des chaises par
Son adhérence : c’est le plus petit espace contenant cette salle exemple). L’ensemble polytechnique est donc séparable.
de classe (salle de 3GC)
Sa densité : d’après la définition de l’adhérence de la salle, tout
sous espace de la salle ayant comme adhérence, la salle elle- Contrôle continu n°2 2018-2019
même s’agit d’un espace dense.
Son ouverture : l’ensemble de la classe privé des murs par Exercice 1 : Vrai (0,25) ou faux (-0.5)
exemple.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 164


Notions et Métriq Comp Comp Sépara Exemples Exercice 2 : Vrai (0,25) ou faux (-0.5)
espaces ue let act ble
Notions Bana Hilb Sobo Exemples
Suites Vrai Vrai Vrai Vrai Cauchy et ch ert lev
Fonctions espaces
Fonctions Vrai Vrai Vrai Vrai
lipschitziennes
continues Espace    𝐶 (𝑋)
vectoriel
Ouverts Vrai Vrai Vrai Vrai ℝ
Espace    Tout espace vect. de dimension
Fermés Vrai Vrai Vrai Vrai [0,1]
métrique finie sur ℝ muni de n’importe
Adhérence Vrai Vrai Vrai Vrai [0,1] quelle norme (norme
Dénombrab Vrai Vrai Vrai Vrai ℚ euclidienne)
ilité Espace    ℝ
Norme Vrai Vrai Vrai Vrai Norme complet
euclidienne Espace    Toute partie finie d’un espace
Produit Vrai Vrai Vrai Vrai < 𝑓, 𝑔 > compact fini
scalaire = 𝑓(𝑠)𝑔(𝑠) 𝑑𝜇(𝑠) 𝑠𝑢𝑟
Espace    ℝ
Isométrie Vrai Vrai Vrai Vrai symétrie separable
Espace  × × 𝐿 , (ℝ, |. |)
normé
- Les espaces de Génie Civil sont définis dans un espace
complet Produit    < 𝑓, 𝑔 >
- Pour le compactage du sol des travaux routiers, on définit des scalaire
= 𝑓(𝑠)𝑔(𝑠) 𝑑𝜇(𝑠) 𝑠𝑢𝑟 Ω
espaces métriques et toute partie de cet espace est compact
lorsque les espaces vides contenu dans ce sol sont quasiment Forme    𝜓: ℝ → ℝ
réduis par une action mécanique (pour l’enseignant KM, linéaire
(𝑥, 𝑦) ⟼ 3𝑥 + 2𝑦
boules fermées contenue dans cet espace deviennent toutes
fermées)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 165


Forme    ∀𝑓, 𝑔
bilineaire ∈ 𝐸(𝑒𝑛𝑠. 𝑑𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑛𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑒𝑠

(𝑓|𝑔) = 𝑓(𝑡)𝑔(𝑡)𝑑𝑡

Formulat   
ion
Voir dans l’exercice suivant
variation
nelle
Problème   
de
Neuman
n
Problème   
de
Dirichlet
Optimisa   
tion

−𝑑𝑖𝑣(𝐴∇𝑢) + 𝑢 = 𝑓 𝑑𝑎𝑛𝑠 Ω
𝑓= = (𝐴∇𝑢). 𝑛 = 𝑔 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 166


Examen 2018-2019 On définit l’opérateur gradient noté 𝑔𝑟𝑎𝑑 ∶ 𝐶 (Ω, ℝ) ⟶ 𝒞(Ω, ℋ)
5. Que signifie 𝜴, 𝑪𝟏 (𝜴, ℝ), 𝓗, 𝒈 ↦ 𝒈𝒓𝒂𝒅(𝒈)
Exercice 1 Ω : il s’agit d’un sous espace de 𝐸 = ℝ qui soit en même
temps ouvert, borné et régulier
Enoncer le théorème de Ascoli qui fournit un critère qui permet de 𝐶 (Ω, ℝ): Ensemble de fonctions de classe 1(dérivée première
mesurer combien la compacité dans les espaces de fonctions continues continue sur Ω) définie sur Ω ⊂ ℝ
est loin d’être fermée et bornée comme dans le cas de la dimension ℋ:Espace d’Hilbert (espace vectoriel complet muni d’un
finie. produit scalaire)
Théorème d’Ascoli : Dans un espace réel normé de dimension finie, 𝑔 ↦ 𝑔𝑟𝑎𝑑(𝑔) : fonction qui, à un scalaire 𝑔 associe son
les parties compactes sont exactement les parties fermées et bornées. gradient
Dans un espace vectoriel topologiquement séparé, les parties 6. Définir l’opérateur divergence noté ‘’ 𝒅𝒊𝒗 et le laplacien
relativement compactes restent bornées, mais la réciproque est fausse noté ′′ 𝒍𝒂𝒑𝒍𝒂
en général. 𝜕𝑣 𝜕𝑣 𝜕𝑣
𝑑𝑖𝑣𝑣⃗ = + +
Soit 𝐴 ⊂ 𝐶(𝐾) 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑧
Soit un champ scalaire 𝜙
1. 𝑂𝑛 𝑑𝑖𝑡 𝑞𝑢𝑒 𝐴 𝑒𝑠𝑡 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑒 𝑒𝑛 𝑥 ∈ 𝐾 𝑠𝑖:
𝑙𝑎𝑝𝑙𝑎 𝜙 = Δ𝜙 = ∇⃗ 𝜙 = ∇⃗. ∇⃗𝜙 = 𝑑𝑖𝑣 𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝜙
∀𝜖 > 0, ∃𝜂 > 0, ∀𝑓 ∈ 𝐴, ∀𝑥 ∈ 𝐸, 𝑑(𝑥 , 𝑥) < 𝜂, |𝑓(𝑥 ), 𝑓(𝑥)| 𝜕 𝜙 𝜕 𝜙 𝜕 𝜙
= + +
<𝜖 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑧
2. 𝑂𝑛 𝑑𝑖𝑡 𝑞𝑢𝑒 𝐴 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑖𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑒 𝑠𝑢𝑟 𝐾 𝑠𝑖: 7. Quelle est la différence entre une base hilbertienne et une
∀𝜖 > 0, ∃𝜂 > 0, ∀𝑥, 𝑦 ∈ 𝐸, 𝑑(𝑥, 𝑦) < 𝜂, |𝑓(𝑥), 𝑓(𝑦)| < 𝜖, base algébrique ?
∀𝑓 ∈ 𝐴 Dans une base hilbertienne, les éléments de l’espace sont des
limites de suites de combinaisons linéaires d’un nombre fini
Exemple dans ce cas. de vecteurs de cette base de Hilbert, alors que dans une base
Une suite de fonctions continues où l’oscillation n’est pas algébrique, chaque élément de l’espace doit être directement
contrôlée, bornée, uniforme combinaison linéaire d’un nombre finis de vecteurs de la base.
8. Que faut-il faire lorsqu’un espace métrique est incomplet ?
Exercice 2
(Justifier)
Lorsqu’un espace métrique est incomplet, il faut le compléter !

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 167


En effet la complétion d’un espace métrique permet de
transformer l’espace vectoriel en espace de Banach où le
champ des propriétés utilisable est plus vaste.
Exercice 3 Vrai (+) ou Faux (-0.25)
7pts
Pour 𝑝 = +∞ o n définit 𝑙 = {𝑥 = (𝑥 ) ∈ℕ| ∈ℕ | | < +∞}
Espace Vectoriel Métrique Complet Banach Hilbert Sobolev

ℚ      

]2018, 2019]      
⊂ℝ

ℝ      

𝒞[2018, 2019      

𝑙      

𝐶 (Ω)      

ℒ (Ω)      

ℒ (Ω)      

ℒ (𝜕Ω)      

ℒ (𝜕Ω)      

ℋ (Ω)      

ℋ (Ω)      

Etudier l’unicité des solutions du problème de Neumann et Dirichlet :


𝑉∇𝑢 − ∆𝑢 = 𝑓, 𝑑𝑎𝑛𝑠 Ω
𝑢 = 0 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 168


−𝑑𝑖𝑣(𝐴∇𝑢) + 𝑢 = 𝑓, 𝑑𝑎𝑛𝑠 Ω
𝜕𝑢
𝐹= = (𝐴∇𝑢) . 𝑛 = 𝑔 𝑠𝑢𝑟 𝜕Ω
𝜕𝑛𝐴

(*Raisonnement pareil que dans le cas précédent pour étudier


l’unicité)
Exercice 4 : analyser
fonctionnellement
les structures ci-
dessous
*NB : dans cet
exercice, seul le
premier cas sera
corrigé, celui-ci te
permettra de traiter
les autres cas,
l’algorithme de
résolution est
quasiment la même.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 169


Examen 2017-2018

Exercice 1 : 4pts. Vrai ou Faux


11. On peut fabriquer des espaces complets à partir des espaces
complets déjà connus ? justifier votre réponse.
Vrai. Il suffit de faire converger une suite de Cauchy de
l’espace connu dans cette espace.
12. Un espace métrique complet (X, d) est la réunion
dénombrable de fermés d’intérieur vide. Justifier votre
réponse
Vrai. C’est le Théorème de Baire
Tout espace métrique complet est un espace de Baire. Un
ensemble topologique X est un espace de Baire si toute

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 170


intersection dénombrable d’ouverts denses dans X est une Faux. Une réunion d’ouvert étant un ouvert, on ne peut
partie dense. i.e. une réunion dénombrable de fermés extraire qu’un recouvrement dénombrable de tout
d’intérieur vide est un ensemble d’intérieur vide. recouvrement (ouvert).
13. Tout sous-espace métrique fini est précompact. Justifier 20. Les espaces de Hilbert sont une extension à la dimension
votre réponse quelconque finie des espaces euclidiens.
Faux. Il faudrait encore que l’espace soit normé (un espace Vrai. L’espace de Hilbert est une généralisation en dimension
métrique n’est pas forcement normé) quelconque d’un espace euclidien ou hermitien.
14. Tout espace infini n’est pas compact. Justifier votre
Exercice 2 : voir cc rattrap. 2018
réponse
Faux. Contre-exemple : il suffit de prendre une suite qui tend Exercice 3 : 3pts
vers l’origine union le singleton origine en se rassurant que la Dans cet exercice, il s’agit de simples applications des
suite la suite ne prend pas ses valeurs dans un espace de opérations mathématiques, le soin est donc laissé à l’étudiant
dimension finie. de ‘’jaillir’’
15. Tout espace métrique est séparable. Justifier votre réponse
Faux. Il suffit de prendre un espace métrique qui ne soit ni Exercice 4 : 10pts
complet ni précompact pour que ce ne soit plus vrai. On considère un massif de fondation sur lequel s’appliquent
16. Lorsqu’une partie 𝚨 𝒅𝒆 ℝ est dénombrable, on peut trouver deux poteaux avec des forces surfaciques 𝑔 𝑒𝑡 𝑔 , la base de
un réel 𝜺 > 𝟎 pour lequel ]𝒙, 𝒙 + 𝜺[∪ 𝑨 ≠ ∅, ∀𝒙 ∈ 𝑨 la fondation est fixe en contact avec le sol et les autres bords
Vrai. Il est facile de trouver des exemples concrets. de la fondation ne sont pas soumis à des forces. La force
17. ∃! Une bijection de 𝑨 sur 𝑨 ∪ 𝑩 lorsque 𝑩 est volumique 𝑓 de la fondation n’est pas négligeable et le
dénombrable. Justifier votre réponse matériau constitutif de la fondation a un comportement
Vrai. Propriété démontrée (cf. cc1 2018) élastique linéaire, homogène et isotrope dont la loi de
18. Tout fermé de 𝑿 est égal à l’intersection des éléments de la comportement est définie par 𝜎 = 𝐴∇𝑢. A, la matrice contient
base dénombrable d’ouverts 𝑼. Justifier votre réponse les propriétés élastiques du matériau et 𝑢(𝑥) est le
Faux. Il s’agit plutôt d’une réunion d’ouverts déplacement inconnue.
19. On peut extraire un recouvrement dénombrable dense de
tout non-recouvrement en union quelconque d’ouvert.
Justifier votre réponse 5. Schématiser le massif de fondation avec les conditions
aux limites, poser le problème d’ingénierie en termes de

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 171


modèle élastique linéaire et formuler le problème de Exercice 1
minimisation de la fonction d’Energie dans l’espace de
Hilbert.
1) Montrer que 𝜇 ⋃ ∈ℕ ⋂ 𝐴 ≤ 𝑠𝑢𝑝 ∈ℕ 𝑖𝑛𝑓 𝜇 𝐴

Soit 𝐵 = ⋂ 𝐴
𝐵 = ⋂ 𝐴 ⋂𝐴 = 𝐵 ⋂𝐴
𝐵 ⊂𝐵
𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑖𝑡𝑒 (𝐵 ) 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒
⟹ 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝜇 ( 𝐵 )
⟹ 𝜇(𝐵 ) 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒

𝜇 𝐵 = 𝑙𝑖𝑚 𝜇(𝐵 ) (∗)


∈ℕ

𝐵 = 𝐴 ⟹ ∀ 𝑝 ≥ 𝑛 ;𝐵 ⊂ 𝐴

⟹ ∀𝑝 ≥ 𝑛 ; 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝜇 𝐴
⟹ 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝑖𝑛𝑓 𝜇 𝐴 (∗∗)

*N : Pour les questions 2, 3, 4 voir l’exam 2019, le 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑖𝑡𝑒 (𝐵 ) 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒


principe est quasiment pareil.
⟹ 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝜇 ( 𝐵 )
⟹ 𝜇(𝐵 ) 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒
Contrôle continu 2016-2017
𝐴𝑖𝑛𝑠𝑖 𝑙𝑖𝑚 𝜇(𝐵 ) = 𝑠𝑢𝑝 𝜇(𝐵 )
∈ℕ

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 172


(∗∗) ⟹ 𝑠𝑢𝑝 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝑠𝑢𝑝 𝑖𝑛𝑓 𝜇 𝐴 (𝐵 ) 𝑑é𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 ⟹ 𝑙𝑖𝑚 𝜇(𝐵 ) = 𝑖𝑛𝑓 𝜇(𝐵 )
∈ℕ ∈ℕ ∈ℕ

⟹ 𝑙𝑖𝑚 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝑠𝑢𝑝 𝑖𝑛𝑓 𝜇 𝐴


∈ℕ (2), (3), (4) ⟹ 𝜇 𝐵 ≥ 𝑖𝑛𝑓 𝑠𝑢𝑝 𝜇 𝐴
∈ℕ

𝐴𝑖𝑛𝑠𝑖 𝑑 𝑎𝑝𝑟è𝑠(∗) 𝑜𝑛 𝑎 ∶ 𝜇 𝐵 ≤ 𝑠𝑢𝑝 𝑖𝑛𝑓 𝜇 𝐴


∈ℕ
⟹ 𝜇 𝐴 ≥ 𝑖𝑛𝑓 𝑠𝑢𝑝 𝜇 𝐴
∈ℕ
∈ℕ

⟹𝜇 𝐴 ≤ 𝑠𝑢𝑝 𝑖𝑛𝑓 𝜇 𝐴 3) Montrer que ∑ 𝜇(𝐴 ) < +∞ 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 𝜇 ⋂ 𝐴 =0


∈ℕ ∈ℕ ⋃
∈ℕ
Posons 𝐵 = ⋃ 𝐴
2) 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑖 𝜇(⋃ ∈ℕ 𝐴 )<
+∞ 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 𝜇 ⋂ ∈ℕ ⋃ 𝐴 ≥ 𝑖𝑛𝑓 𝑠𝑢𝑝 𝜇 𝐴 𝐵 ⊂ 𝐵 ⟹ 𝐵 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒
∈ℕ

𝑝𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝐵 = 𝐴 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝜇(𝐴 ) < +∞

⟹ ∀𝑛 ∈ ℕ ; 𝜇(𝐵 ) < +∞
𝜇(𝐵 ) ≤ 𝜇 𝐴 ≤ 𝜇(𝐴 ) < +∞
𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 𝜇(∩ 𝐵 ) = 𝑙𝑖𝑚 𝜇(𝐵 )

⟹ ∀𝑛 ∈ ℕ ; 𝜇(𝐵 ) < +∞  𝜇 ⋃ 𝐴 ≤∑ 𝜇 𝐴

𝐵 =𝐴 ∪𝐵
≤ 𝜇 𝐴 − 𝜇 𝐴
⟹𝐵 ⊂ 𝐵 ⟹ (𝐵 ) 𝑑é𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 ∈ℕ
Ainsi 𝜇(⋂ ∈ℕ 𝐵 ) = 𝑙𝑖𝑚 𝜇(𝐵 ) 𝑐𝑎𝑟 ∀𝑛 ∈ ℕ ; 𝜇(𝐵 ) < +∞
∀𝑝 ≥ 𝑛 ; 𝐴 ⊂ 𝐵 𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑚 𝜇 𝐴 = 𝜇 𝐴 − 𝑙𝑖𝑚 𝜇 𝐴
→ →
ℕ ( )
⟹ ∀𝑝 ≥ 𝑛 ; 𝜇 𝐴 ≤ 𝜇(𝐵 )
𝑐𝑎𝑟 𝜇 𝐴 < +∞
⟹ 𝑠𝑢𝑝 𝜇 𝐴 ≤ 𝜇(𝐵 ) ∈ℕ

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 173


⟹ 𝑙𝑖𝑚 𝜇 𝐴 = 𝜇 𝐴 − 𝜇 𝐴 = 0 𝑐𝑎𝑟 𝜇 𝐴 - 𝐶 ; 𝐶 ∈ 𝒜 ⟹ 𝐶 ∪ 𝐶 ∈ 𝒜 𝑐𝑎𝑟 𝒜 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑒 𝜎 −
→ 𝑎𝑙𝑔è𝑏𝑟𝑒
ℕ ∈ℕ
< +∞ - 𝜇(𝐶 ∪ 𝐶 \𝐵 ∪ 𝐵 ) ≤ 𝜇(𝐶 \𝐵 ) + 𝜇(𝐶 \𝐵 ) ≤
⟹ 𝑙𝑖𝑚 𝜇(𝐵 ) ≤ 0 0+0

⟹ 𝑙𝑖𝑚 𝜇(𝐵 ) = 0 𝑐𝑎𝑟 ∀𝑛 𝜇(𝐵 ) ≥ 0 ⟹ 𝜇(𝐶 ∪ 𝐶 \𝐵 ∪ 𝐵 ) = 0


⟹𝐴 ∪𝐴 ∈ 𝒜
⟹ 𝜇 𝐵 =0
 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝐴 ∩ 𝐴 ∈ 𝒜
- 𝐵 ∩𝐵 ⊂𝐴 ∩𝐴 ⊂𝐶 ∩𝐶
⟹ 𝜇 𝐴 =0 - 𝐵 ∩𝐵 ∈𝒜; 𝐶 ∩𝐶 ∈
∈ℕ 𝒜 𝑐𝑎𝑟 𝒜 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑒 𝜎 𝑎𝑙𝑔è𝑏𝑟𝑒
- 𝜇(𝐶 ∩ 𝐶 \𝐵 ∩ 𝐵 ) ≤ 𝜇(𝐶 \𝐵 ) + 𝜇(𝐶 \𝐵 ) ≤
Exercice 2 0+0
⟹ 𝜇(𝐶 ∪ 𝐶 \𝐵 ∪ 𝐵 ) = 0
1) Montrer que 𝒜 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑒 𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢 𝑠𝑢𝑟 𝐸 ⟹𝐴 ∪𝐴 ∈ 𝒜
 𝐸 ⊂ 𝐸 ⊂ 𝐸 𝑒𝑡 𝜇(𝐸\𝐸) = 𝜇(∅) 𝑒𝑡 𝐸 ⊂ 𝐸 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝐸 ∈ 𝒜  𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝐴 ∈ 𝒜
 Soit 𝐴 ; 𝐴 ∈ 𝒜 ; 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝐴 ∪ 𝐴 ∈ 𝒜 - 𝐵 ⊂𝐴 ⊂𝐶 ⟹ 𝐶 ⊂𝐴 ⊂𝐵
𝐴 ;𝐴 ∈ 𝒜 - 𝐶 𝑒𝑡 𝐵 ∈ 𝒜
∃𝐵 , 𝐶 ∈ 𝒜 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 𝑒𝑡 𝜇(𝐶 \𝐵 ) = 0
⟹ - 𝜇(𝐵 \𝐶 ) = 𝜇(𝐶 \𝐵 ) = 0
∃𝐵 , 𝐶 ∈ 𝒜 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 𝑒𝑡 𝜇(𝐶 \𝐵 ) = 0
⟹𝐵 ∪𝐵 ⊂𝐴 ∪𝐴 ⊂𝐶 ∪𝐶 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝐴 ∈ 𝒜 (2)

- 𝐵 ; 𝐵 ∈ 𝒜 ⟹ 𝐵 ∪ 𝐵 ∈ 𝒜 𝑐𝑎𝑟 𝒜 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑒 𝜎 − 𝐴𝑖𝑛𝑠𝑖 (1), (2) ⟹ 𝐴 \𝐴 ∈ 𝒜


𝑎𝑙𝑔è𝑏𝑟𝑒  𝑠𝑜𝑖𝑡 (𝐴 ) ; 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 𝑞𝑢𝑒 ⋃ 𝐴 ∈ 𝒜
∈ℕ

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 174


(a) Montrer que 𝜇 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑒 𝑚𝑒𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑠𝑢𝑟 𝒜
𝐴 ∈ 𝒜 ⟹ ∃𝐶 ; 𝐵 ∈ 𝒜 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 𝑒𝑡 𝜇(𝐶 \𝐵 ) = 0  ∅ ⊂ ∅ 𝑒𝑡 ∅ ∈ 𝒜 ⟹ 𝜇 (∅) = 𝜇(∅) = 0
⟹⋃ 𝐵 ⊂⋃ 𝐴 ⊂⋃ 𝐶  𝑠𝑜𝑖𝑡 (𝐴 ) ∈ℕ ∈ 𝒜 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 𝐴 ∩ 𝐴 = ∅ 𝑠𝑖 𝑛 ≠ 𝑚

𝐶 ; 𝐵 ∈ 𝒜 𝑐𝑎𝑟 𝒜 𝜎 − 𝑎𝑙𝑔è𝑏𝑟𝑒 (𝐴 ) ∈ 𝒜 ⟹ ∃(𝐶 ) ∈ℕ 𝑒𝑡 (𝐵 ) ∈ℕ ∈ 𝒜 𝑡𝑞 ∀𝑛: 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶

⟹ 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶
𝜇 𝐶 \ 𝐵 ≤ 𝜇(𝐶 \𝐵 ) = 0
 Si 𝑛 ≠ 𝑚 ,𝐵 ∩ 𝐵 ⊂ 𝐴 ∩ 𝐴 ⊂ 𝐶 ∩ 𝐶 ⟹ ,𝐵 ∩
𝐵 =∅
𝑑𝑜𝑛𝑐 𝐴 ∈ 𝒜
 𝜇(𝐴 ) = 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝐵 )
2) Montrons que si 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 𝑒𝑡 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝜇(𝐶 \
𝐵 ) = 0 ; 𝑖 = {1,2} 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 𝜇(𝐵 ) = 𝜇(𝐵 ) = 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝐶 ) 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝜇 𝐴 =𝜇 𝐵

𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 𝑒𝑡 𝜇(𝐶 \𝐵 ) = 0
= 𝜇(𝐵 ) 𝑐𝑎𝑟 (𝐵 ) 𝑠𝑜𝑛𝑡 2 à 2 𝑑𝑖𝑠𝑗𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠
⟹ 𝐶 = 𝐵 ⋃(𝐶 \𝐵 )
⟹ 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝐵 ) + 𝜇(𝐶 \𝐵 )
⟹ 𝜇 𝐴 = 𝜇(𝐴 )
⟹ 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝐵 )
𝐷𝑒 𝑚𝑒𝑚𝑒 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝐵 ) 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝜇 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛𝑒 𝑚𝑒𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑠𝑢𝑟 𝒜
𝑂𝑛 𝑎 𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 ⟹ 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝐵 )
(b) Montrer que 𝐸 ; 𝒜 ; 𝜇 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡
𝐵 ⊂ 𝐴 ⊂ 𝐶 ⟹ 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝐵 )
𝑠𝑜𝑖𝑡 𝑁 𝑛é𝑔𝑙𝑖𝑔𝑒𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 ∃𝑀 ∈ 𝒜 𝑡𝑞 𝜇(𝑀) = 0 𝑒𝑡 𝑁 ⊂ 𝑀
⟹ 𝜇(𝐵 ) ≤ 𝜇(𝐵 ) 𝑒𝑡 𝜇(𝐵 ) ≥ 𝜇(𝐵 )
𝑀 ∈ 𝒜 ⟹ ∃𝐵 , 𝐶 ∈ 𝒜 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 𝐵 ⊂ 𝑀 ⊂ 𝐶 𝑒𝑡 𝜇(𝐶 \𝐵 ) = 0
𝑑𝑜𝑛𝑐 𝜇(𝐵 ) = 𝜇(𝐵 )
⟹ ∃𝐶 ∈ 𝒜 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 𝑀 ⊂ 𝐶 𝑒𝑡 𝜇(𝐶 ) = 𝜇(𝑀) = 0
⟹ ∃𝐶 ∈ 𝒜 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 𝑁 ⊂ 𝐶

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 175


⟹ ∃𝐶 ∈ 𝒜 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 ∅ ⊂ 𝑁 ⊂ 𝐶 1 1
𝑥 −
𝑛 (𝑛 + 1)
𝑜𝑟 𝜇(𝐶 \∅) = 𝜇(𝐶 ) = 0 𝑔 (𝑥) = >0
𝑥 𝑥
1− 1−
𝑙 (𝑛 + 1) 𝑛

⟹𝑁∈ 𝒜 ⟹ 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑢𝑠 𝑔(0) = 0


1
𝑑𝑜𝑛𝑐 𝐸 ; 𝒜 ; 𝜇 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡 ⟹ ∀𝑥 ∈ ;𝑛 ; 𝑔(𝑥) ≥ 0
𝑛
Exercice 3 (modifié par l’enseignant) 1
⟹ ∀𝑥 ∈ ;𝑛 ;𝑓 (𝑥) > 𝑓 (𝑥)
𝑛
𝑥
∀𝑛 ∈ ℕ 𝑜𝑛 𝑝𝑜𝑠𝑒 𝐼(𝛼) = 𝑙𝑖𝑚 1− 𝑒 𝑑𝑥 𝑒𝑡 𝑓 (𝑥) 2) Valeur de 𝐼(𝛼)
→ 𝑛
𝑥  (𝑓 ) 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑓 𝑒𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒
= 1− 𝑒 1
𝑛  𝑓 𝑖𝑛𝑡é𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑐𝑎𝑟 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑒
1) 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 (𝑓 )𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝐷𝑜𝑛𝑐 𝑑 𝑎𝑝𝑟è𝑠𝑙𝑟 𝑡ℎé𝑜𝑟è𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝐵𝑒𝑝𝑝𝑜 − 𝐿𝑒𝑣𝑖 ; 𝑙𝑖𝑚 ∫ 𝑓 𝑑𝜇
𝑖𝑙 𝑠𝑠𝑢𝑓𝑓𝑖𝑡 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑓 −𝑓 ≥0 = ∫ 𝑙𝑖𝑚 𝑓 𝑑𝜇
1
 𝑠𝑢𝑟 ( )
; 𝑜𝑛 𝑎 ∶ 𝑙𝑖𝑚 ∫ 𝑓 𝑑𝜇 = ∫ 𝑙𝑖𝑚 𝑓 𝑑𝜇 = 𝑒( )
𝑑𝑥 = 1 − 𝛼 𝑠𝑖 𝛼 < 1
+∞ 𝑠𝑖 𝛼 ≥ 1
𝑓 (𝑥) > 𝑓 (𝑥) = 0 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝑓 >𝑓

 𝑠𝑢𝑟 ;𝑛 ; 𝑜𝑛 𝑎 ∶

∀𝑥 ∈
1
;𝑛 ; 𝑝𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝑔(𝑥)
Exercice 4
𝑛
𝑥 𝑥
= (𝑛 + 1) 𝑙𝑛 1 − − 𝑛 𝑙𝑛 1 − 1 1 1
(𝑛 + 1) 𝑛 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑠𝑖 𝑓 ∈ 𝐿 , 𝑔 ∈ 𝐿 , + = 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 𝑓 ∙ 𝑔 ∈ 𝐿 : |𝑓 ∙ 𝑔|
𝑝 𝑞 𝑟
≤ |𝑓| |𝑔|

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 176


𝑓 ∈ 𝐿 ⟺ ∫ |𝑓| 𝑑𝜇 < +∞ 𝑖𝑒 ∫ (|𝑓| ) 𝑑𝜇 Controle continu n°2 2016-2017
⟹ |𝑓| ∈ 𝐿
Exercice 1 (voir examen 2015-2016)
1 1
𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑚𝑒 𝑜𝑛 𝑎 |𝑔| ∈ 𝐿 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑢𝑠 𝑝 + 𝑞 = 1 Soit (E, 𝒜 , 𝜇) un espace mesuré 𝑓 : (E ; 𝒜) →( ℝ, 𝕭(ℝ) ) une
𝑟 𝑟 application mesurable.
𝐷 𝑎𝑝𝑟è𝑠𝑙 𝑖𝑛é𝑔𝑎𝑙𝑖𝑡é 𝑑𝑒 𝐻𝑜𝑙𝑑𝑒𝑟 𝑜𝑛 𝑎 |𝑓| ∙ |𝑔| ∈ 𝐿 𝑒𝑡 On suppose 𝜇(𝐸) > 0 𝐴 = 𝑓 ([−𝑛; 𝑛]).

∫ |𝑓𝑔| 𝑑𝜇 ≤ ∫ |𝑓| 𝑑𝜇 ∫ |𝑔| 𝑑𝜇 1) On suppose que 𝜇(𝐸) > 0 . On pose 𝐴 = 𝑓 {[-n, n]}
Montrer qu’il existe 𝑛 ∈ ℕ tel que 𝜇 𝐴𝒏𝟎 > 0 ;
⟹ |𝑓𝑔| ≤ |𝑓| |𝑔| 𝑒𝑡 𝑓𝑔 ∈ 𝐿
𝐴 =𝑓 ([−𝑛 , 𝑛])
1 1 1 1 1
𝑒𝑛 𝑟𝑒𝑣𝑒𝑛𝑎𝑛𝑡 à 𝑛𝑜𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑥𝑜 𝑜𝑛 𝑎:
+ + =1⟹ +
𝑝 𝑞 𝑟 𝑝 𝑞 𝐴= 𝐴 =𝑓 [−𝑛 , 𝑛] = 𝑓 (ℝ) = 𝐸
1 1 ∈ℕ ∈ℕ
= 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑘 =
𝑘 1
1− 𝐸= 𝐴 ⟹ 0 < 𝜇(𝐸) ≤ 𝜇(𝐴 )
𝑟
𝐷 𝑎𝑝𝑟è𝑠 𝑐𝑒 𝑞𝑢 𝑜𝑛 𝑎 𝑓𝑎𝑖𝑡 𝑝𝑟é𝑐é𝑑𝑒𝑚𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑜𝑛 𝑎 ∶ |𝑓𝑔|
≤ |𝑓| |𝑔| 𝑒𝑡 𝑓𝑔 ∈ 𝐿 ⟹ ∃𝑛 ∈ ℕ 𝜇 𝐴 >0

1 1 2)
𝑒𝑛 𝑝𝑜𝑠𝑎𝑛𝑡 𝑢 = 𝑓𝑔 𝑜𝑛 𝑎 𝑏𝑖𝑒𝑛 𝑢 ∈ 𝐿 𝑒𝑡 ℎ ∈ 𝐿 ; + = 1 1 1
𝑘 𝑟
𝑃𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝐴 = {𝑥 ∈ 𝐸, |𝑓(𝑥)| > } = |𝑓| ; +∞
𝐷 𝑎𝑝𝑟è𝑠 ℎ𝑜𝑙𝑑𝑒𝑟 𝑜𝑛 𝑎 ∶ 𝑢ℎ ∈ 𝐿 𝑒𝑡 ∫ |𝑢ℎ|𝑑𝜇 𝑛 𝑛
1
≤ ∫ |𝑢| 𝑑𝜇 ∫ |ℎ| 𝑑𝜇 ⟹ 𝑥 ∈ 𝐴 ⟹ ∃ 𝑛 ∈ ℕ ; |𝑓(𝑥)| >
𝑛
𝐷 𝑜ù ∫ |𝑓𝑔ℎ|𝑑𝜇 ≤ |𝑓| |𝑔| |ℎ| ⟹𝐴 ⊂𝐴 ⟹𝜇 𝐴 >0
1
𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑𝑟𝑒 𝐴 = 𝐴 𝑒𝑡 𝜀 =
𝑛

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 177


𝑥
Exercice 2 (voir examen 2015-2016) 𝑓 (𝑥) = 1 − 𝑒 1[ , ] (𝑥)
𝑛
1) Montrons que pour tout 𝑡 > 0, l’application x→

𝑒 1[ , ] (𝑥) est Lebesgue intégrable i.e.
𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ ℝ
∫ 𝑒 1[ , ] (𝑥) 𝑑 (𝑥) ≤ +∞
𝑆𝑖 𝑥 ∉ [0, 𝑛 + 1] 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 ∶ 𝑥 ∈ [0, 𝑛] ⟹ 𝑓 (𝑥) = 𝑓 (𝑥) = 0
∫ 𝑒 1[ , ] (𝑥) 𝑑𝑥 = ∫ 𝑒 𝑑𝑥 ≤ 𝑠𝑖 𝑥 ∈ [0, 𝑛 + 1];
∫ 𝑒 𝑑𝑥 ≤ ∫ 𝑒 𝑑𝑥 = < +∞ 𝑥 ∈ [𝑛, 𝑛 + 1] ⟹ 𝑓 (𝑥) = 0 ≤ 𝑓 (𝑥)

⎪ 𝑥 𝑥
2) Montrons que 𝐹(𝑡) = ∫ 𝑒 est dérivable 𝑥 ∈ [0, 𝑛] ⟹ 𝑓 (𝑥) ≤ 𝑓 (𝑥); 𝑖𝑙 𝑠𝑢𝑓𝑓𝑖𝑡 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 1 − ≤ 1−
1[ , ] (𝑥) 𝑑𝜆 𝑛 𝑛+
⎨ 𝑥
sur ℝ∗ ⎪ 𝑒𝑛 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑛𝑡 𝑞𝑢𝑒 𝑡 ↦ 𝑡𝑙𝑛 1 − 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒
⎩ 𝑡
D’après 1) F est intégrable.

∀ 𝑥 ∊ ℝ∗ ; 𝑥 → 𝑒 1[ ] (𝑥) est dérivable et on


,

a: 𝑓(𝑥, 𝑡) = − 𝑒 𝑠𝑖𝑛 𝑥
𝐷𝑒 𝑝𝑙𝑢𝑠 𝑓 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑒 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝑑é𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒; 𝑑 𝑎𝑝𝑟è𝑠 𝑙𝑒 𝑡ℎé𝑜𝑟è𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝐵𝑒𝑝𝑝𝑜
− 𝐿𝑒𝑣𝑖 ;
Posons 𝑉 = ] , +∞ [
𝐼(𝛼) = 𝑙𝑖𝑚 𝑓 𝑑𝜆(𝑥)
on a : ∀ 𝑡 ∊ 𝑉 , ∀ 𝑥 ∊ ℝ∗ 𝑓(𝑥, 𝑡) ≤ 𝑒 qui est
intégrable . On conclure que F est dérivable. ( )
= 𝑒 𝑑𝑥

1
Exercice 3 (voir examen 2015-2016) 𝐼(𝛼) = 𝑠𝑖 𝛼 < 1
𝛼−1
1) +∞ 𝑠𝑖𝑛𝑜𝑛
𝑥
𝑂𝑛 𝑝𝑜𝑠𝑒 𝐼(𝛼) = 𝑙𝑖𝑚 1− 𝑒 𝑑𝑥
→ 𝑛
Exercice 4

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 178


1) ⟹ ∀𝑥 ∈ [0 , 1] ; 𝑓(𝑥) = 0

 Soit 𝑓, 𝑔 ∈ 𝐸 ; (𝑓, 𝑔) = ∫ 𝑓(𝑥)𝑔(𝑥)𝑑𝑥 = < 𝑔, 𝑓 > ⟹𝑓≡0

 Soit 𝑓, 𝑔, ℎ ∈ 𝐸 𝑒𝑡 𝛼 ∈ ℝ ; (c) Déterminer 𝐹


D' après ce qui précède 𝐹 ⊂ {0} 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝐹 = {0}
< ℎ, 𝑓 + 𝛼𝑔 > = ℎ(𝑥) 𝑓(𝑥) + 𝛼𝑔(𝑥) 𝑑𝑥
3) 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝐹 + 𝐹 ≠ 𝐸

= ℎ(𝑥)𝑓(𝑥)𝑑𝑥 + 𝛼 ℎ(𝑥)𝑔(𝑥)𝑑𝑥 𝑔(𝑥) = 𝑥 + 1 ∈ 𝐸 𝑒𝑡 𝑔(0) = 1 ≠ 0 ainsi ∄𝑓 ∈ 𝐹 𝑡𝑞 𝑔 = 𝑓


d' où 𝑔 n' appartient à 𝐹 + 𝐹 ⟹ 𝐹 + 𝐹 ≠ 𝐸
= < ℎ, 𝑓 > +𝛼 < ℎ, 𝑔 >
Exercice 5

𝐷𝑎𝑛𝑠 ℝ [𝑋] ensemble des polynômes de degré 3. On pose (𝑃, 𝑄) =
L’application 𝑥 → 𝑓(𝑥) 𝑒 est continue sur [0 ; 1] positive , ∫ 𝑃(𝑥)𝑄(𝑥)𝑒 𝑑𝑥
d’intégrale nulle ,elle est donc identiquement nulle sur [0 , 1] .
1) 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 (. , . ) 𝑒𝑠𝑡 𝑢𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑖𝑡 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑢𝑟 ℝ [𝑋]
on a nécessairement 𝑓(𝑥) = 0 𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑡𝑜𝑢𝑡 0 ≤ 𝑥 ≤ 1,
2) Soit 𝐹 = {𝑓 ∈ 𝐸 \ 𝑓(0) = 0}; 𝑓 ∈ 𝐹 (𝑃, 𝑄 + 𝛼𝑄 ) = 𝑃(𝑥) 𝑄 (𝑥) + 𝛼𝑄 (𝑥) 𝑒 𝑑𝑥

= 𝑃(𝑥)𝑄 (𝑥)𝑒 𝑑𝑥
(a) Montrons que 𝑔(𝑥) = 𝑥𝑓(𝑥) ∈ 𝐹
+𝛼 𝑃(𝑥)𝑄 (𝑥)𝑒 𝑑𝑥
𝑔 ∈ 𝐸 𝑐𝑎𝑟 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑒 𝑠𝑢𝑟 [0, 1]
⟹ 𝑔∈𝐹 = (𝑃, 𝑄 ) + 𝛼(𝑃, 𝑄 )
𝑔(0) = 0 × 𝑓(0) = 0
(b) En déduire que 𝑓 ≡ 0
L’application 𝑥 → 𝑃(𝑥) 𝑒 est continue sur ℝ , positive,
𝑔 ∈ 𝐹 𝑒𝑡 𝑓 ∈ 𝐹 ⟹ 𝑥𝑓 (𝑥)𝑑𝑥 = 0 d’intégrale nulle, elle est donc identiquement nulle sur ℝ .

⟹ ∀𝑥 ∈ [0 , 1] ; 𝑥𝑓 (𝑥) = 0

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 179


Comme 𝑒 > 0 pour tout x, on a necessairement 𝑃(𝑥) = 0 pour EXERCICE 1
tout 𝑥 ≥ 0, 𝑒𝑡, 𝑃 étant un polynôme, ceci implique comme 𝑆𝑜𝑖𝑡 (𝐸, 𝒜 , 𝜇)Un espace mesuré. Soit ( 𝑓 ) ∊ 𝑁 une suite d’
auparavant que 𝑃 est le polynôme nul. applications mesurables de 𝐸 𝑣𝑒𝑟𝑠 ℜ muni de la tribu borélienne.
2) Calculer 𝐼 = 𝑖𝑛𝑓 ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐) 𝑒 𝑑𝑥 1) Montrons que ; 𝑙𝑖𝑚 𝑖𝑛𝑓 𝑓 ; 𝑙𝑖𝑚 𝑠𝑢𝑝 𝑓 sont mesurables
( , , )∈ℝ
Il suffit de montrer que 𝑖𝑛𝑓 𝑓 ; 𝑠𝑢𝑝 𝑓 sont mesurables.
Cela revient à calculer la projection du polynôme 𝑥 sur le sev ℝ [𝑋]
Posons: 𝑔 = 𝑠𝑢𝑝 𝑓 . 𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑎 ∊ ℝ
Posons 𝑝(𝑥) = projection de 𝑥 𝑠𝑢𝑟 ℝ [𝑋] = −𝑎𝑥 − 𝑏𝑥 − 𝑐
𝑔 (] − ∞, 𝑎[) = {𝑥 ∊ 𝐸/ 𝑔(𝑥) ∊ ] − ∞, 𝑎[} = {𝑥 ∊ 𝐸 \
Alors 𝑥 − 𝑝(𝑥) ⊥ à ℝ [𝑋] ⟹
𝑓 (𝑥) < 𝑎, ∀𝑛}
⎧ < 𝑥 − 𝑝(𝑥), 1 > = ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐)1𝑒 𝑑𝑥 = 0
< 𝑥 − 𝑝(𝑥), 𝑥 > = ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐)𝑥𝑒 𝑑𝑥 = 0 = { 𝑥 ∊ 𝐸 \ 𝑓 (𝑥) < 𝑎}
⎨ ∈ℕ
⎩< 𝑥 − 𝑝(𝑥), 𝑥 > = ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐)𝑥 𝑒 𝑑𝑥 = 0
= {𝑥 ∊𝐸\𝑓 (] − ∞, 𝑎[)}
En utilisant ∀𝑛 ∈ ℕ , ∫ 𝑥 𝑒 𝑑𝑥 = 𝑛 ! ∈ℕ

6 + 2𝑎 + 𝑏 + 𝑐 = 0 𝑂𝑟, 𝑓 𝑒𝑠𝑡 𝑚𝑒𝑠𝑢𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒


⟹ 24 + 6𝑎 + 2𝑏 + 𝑐 = 0
120 + 24𝑎 + 6𝑏 + 2𝑐 = 0 ⟹𝑓 (] − ∞, 𝑎[ ) ∊ 𝒜, ∀𝑛

Ainsi (𝑎, 𝑏, 𝑐) = (−9,18, −6) ⟹ ⋂𝑓 (] − ∞, 𝑎[) ∊ 𝒜

d' où 𝑝(𝑥) = 9𝑥 − 18𝑥 + 6 ⇒ 𝑔 (] − ∞, 𝑎[) ∊ 𝒜


⟹ 𝑔 = 𝑠𝑢𝑝𝑓 𝑚𝑒𝑎𝑠𝑢𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒
𝐼= 𝑖𝑛𝑓 ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐) 𝑒 𝑑𝑥 = 𝑑 (𝑥 ; ℝ [𝑋])
( , , )∈ℝ
De même , posons ℎ = 𝑖𝑛𝑓 𝑓 , on a donc ℎ (]𝑎, +∞[) =
= |𝑥 − 𝑝(𝑥)| = ∫ (𝑥 − 9𝑥 + 18𝑥 − 6) 𝑒 𝑑𝑥 = 36 ⋂ ∈ℕ 𝑓 (]𝑎, +∞[)
On conclut que 𝑙𝑖𝑚 𝑖𝑛𝑓 𝑓 𝑒𝑡 𝑙𝑖𝑚 𝑠𝑢𝑝𝑓 sont mesurables car la limite
d’une suite de fonctions mesurables est mesurable.

Examen 2016-2017 2) Montrons que si (𝑓 ) converge simplement vers une fonction f


alors f mesurable

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 180


𝑓 converge vers 𝑓 donc 𝑓 = 𝑙𝑖𝑚 𝑠𝑢𝑝𝑓 = 𝑙𝑖𝑚 𝑖𝑛𝑓 𝑓 d' où f est On a : + = 1 et 𝑓 ∊ 𝐿 , 𝑔 ∊ 𝐿
mesurable d' après 1).
3) Montrons que l’ensemble des points 𝑥 ∈ 𝐸 telque 𝑓 (𝑥) n’est D’après l’inégalités de Holder on a : 𝑓 𝑔 ∊ 𝐿 et ‖𝑓 𝑔 ‖ ≤
pas une suite Cauchy ‖𝑓 ‖ ‖𝑔 ‖ i.e. |𝑓| |𝑔| ∊ 𝐿 et

est un élément de 𝒜 :
∫|𝑓𝑔| 𝑑𝜇≤ ∫||𝑓| | 𝑑𝜇 ∫|𝑔 | 𝑑𝜇
Posons 𝐴 = {𝑥 ∊ 𝐸/(𝑓 (𝑥)) n’est pas une suite de Cauchy}
Donc : 𝑓𝑔 ∊ 𝐿 𝑒𝑡 ‖𝑓𝑔‖ ≤ ‖𝑓‖ ‖𝑔‖
⟹ 𝐴 = {𝑥 ∊ 𝐸/∃𝑘 > 0, ∀𝑁 ∊ 𝑁 , ∃𝑛, 𝑝 ∊ 𝑁, 𝑛 ≥ 𝑁, 𝑝 ≥
𝑁 𝑒𝑡 |𝑓 (𝑥) − 𝑓 (𝑥)| ≥ } 2- On suppose ici que q=+∞ 𝑒𝑡𝑝 = 𝑟 Montrons que
|𝑓𝑔|≤|𝑓|‖𝑔‖ P.P et conclut.
⟹ A=⋃ ∊ ⋂ ∊ ⋃ ⋃ 𝑓 −𝑓 [ , +∞[ or Par 𝑑é𝑓𝑖𝑛𝑖𝑡𝑖𝑜𝑛 ‖𝑔‖ = 𝑖𝑛𝑓{ 𝑎 > 0/ 𝑔 ≤ 𝑎 𝑃. 𝑃} 𝑖𝑒 |𝑔| ≤
𝑓 − 𝑓 est mesurable car (𝑓 ) est mesurable ‖𝑔‖ 𝑃. 𝑃

Donc 𝐴 ∊ 𝒜 comme réunion et intersection dénombrable Ceci implique que : |𝑓𝑔| ≤ |𝑓|‖𝑔‖ 𝑃. 𝑃
d’éléments de A. On a donc : ∫ |𝑓𝑔| 𝑑𝜇 ≤ ∫ (|𝑓|‖𝑔‖ ) 𝑑𝜇
EXERCICE 2
. 𝑖. 𝑒. (∫|𝑓𝑔| 𝑑𝜇) ≤
Soient p, q et r appartenant [1 , +∞] tel que + = 𝑒𝑡 𝑓 ∊
(∫(|𝑓|‖𝑔‖ ) 𝑑𝜇)
𝐿 ,𝑔 ∊ 𝐿 .
𝑖. 𝑒. ‖𝑓𝑔‖ ≤ ‖𝑓‖ ‖𝑔‖
1- 𝑆𝑜𝑖𝑒𝑛𝑡 𝑝, 𝑞 𝑒𝑡 𝑟 ∊ [1 , +∞[ / + = Posons 𝑓 = Donc : 𝑓𝑔 ∊ 𝐿 𝑒𝑡 ‖𝑓𝑔‖ ≤ ‖𝑓‖ ‖𝑔‖
|𝑓| , 𝑔 = |𝑔|
3- On suppose 𝑝 = 𝑞 = 𝑟 = +∞
Montrons que 𝑓 ∊ 𝐿 et Montrons que 𝑓𝑔 ∊ 𝐿 𝑒𝑡 ‖𝑓𝑔‖ ≤ ‖𝑓‖ ‖𝑔‖
𝑔 ∊ 𝐿 . On a ∫|𝑓 | d𝜇 = ∫|𝑓 | d𝜇=∫|𝑓| 𝑑𝜇 < +∞ ca𝑟 𝑓 ∊ 𝐿 On a : 𝑓, 𝑔 ∊ 𝐿 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 |𝑓| ≤ ‖𝑓‖ |𝑔| ≤ ‖𝑔‖ 𝑃. 𝑃 𝑑𝑜𝑛𝑐 : |𝑓𝑔| ≤
‖𝑓‖ ‖𝑔‖ 𝑃. 𝑃
De même On a ∫|𝑔 | d𝜇 = ∫|𝑔 | d𝜇=∫|𝑔| 𝑑𝜇 < +∞ car 𝑔 ∊ 𝐿
Déplus : ‖𝑓𝑔‖ est la plus petite constante qui majore : |𝑓𝑔| Presque
En déduire que 𝑓𝑔 ∊ 𝐿 et que ‖𝑓𝑔‖ ≤ ‖𝑓‖ ‖𝑔‖ partout.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 181


Donc : 𝑓𝑔 ∊ 𝐿 𝑒𝑡 ‖𝑓𝑔‖ , ≤ ‖𝑓‖ ‖𝑔‖ . i) 𝑠𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ [−𝑎, 𝑎]; 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑡 ↦
EXERCICE 3 𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒

𝑔(𝑥) = ∫ 𝑒 𝑑𝑡 1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡
𝑒 ~ 𝑥 𝑎𝑢 𝑣𝑜𝑖𝑠𝑖𝑛𝑎𝑔𝑒 𝑑𝑒 0; 𝑒𝑡 𝑥 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒
𝑡
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡
𝑎 > 0; ∀(𝑥, 𝑡) ∈ [−𝑎, 𝑎] × [0, +∞]; 𝑓(𝑥, 𝑡) = 𝑒 𝑑 𝑎𝑝𝑟è𝑠 𝑙𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑅𝑖𝑒𝑚𝑎𝑛𝑛 𝑡
𝑡 1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡
1) 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 ∀𝑥 ∈ [−𝑎, 𝑎], ∀𝑡 > ↦ 𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑔𝑒 𝑎𝑢 𝑣𝑜𝑖𝑠𝑖𝑛𝑎𝑔𝑒 𝑑𝑒0
𝑡
0, 𝑒 ≤ 𝑎𝑒 ; 1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡
𝑒 𝑑𝑡
𝑠𝑜𝑖𝑡 𝑠 ∈ [−𝑎, 𝑎]. 𝑝𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝑋 = 𝑥𝑡 𝑡
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡
𝑠𝑖𝑛 𝑋 = 𝑒 𝑑𝑡 + 𝑒 𝑑𝑡
∀𝑡 > 0 ; ≤1 𝑡 𝑡
𝑋
=𝐼 +𝐼
𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡
⟹ ≤1 𝐼 =∫ 𝑒 𝑑𝑡 𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑚 𝑒 =𝑥 ∈ℝ
𝑥𝑡 →
𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝐼 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑓𝑖𝑛𝑖𝑒 ; 𝐼 ∈ ℝ
⟹ ≤ |𝑥|
𝑡
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 1 1
𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡 𝐼 = 𝑒 𝑑𝑡 ≤ 𝑑𝑡 𝑜𝑟 𝑑𝑡 < +∞
⟹ ≤𝑎 𝑡 𝑡 𝑡
𝑡
𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡 ⟹ 𝐼 < +∞ 𝑒𝑡 𝐼 < +∞
⟹ ∀𝑡 > 0 ; 𝑒 ≤ 𝑎𝑒
𝑡 1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡
⟹ 𝑒 𝑑𝑡 < +∞
2) 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 ∀𝑥 ∈ [−𝑎, 𝑎], ∀𝑡 > 𝑡
0 | 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡|𝑒 ≤ 𝑒 ii) ∀𝑥 ∈ [−𝑎; 𝑎] ; 𝑥 ↦
∀𝑥 ∈ [−𝑎; 𝑎], ∀𝑡 > 0; |𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡| ≤ 1 𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 ; 𝑓 (𝑥, 𝑡) = 𝑒
⟹ ∀𝑥 ∈ [−𝑎; 𝑎], ∀𝑡 > 0; |𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡|𝑒 ≤𝑒
3) 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶 𝑠𝑢𝑟 [−𝑎, 𝑎]; 𝑝𝑢𝑖𝑠 𝑠𝑢𝑟 ℝ

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 182


iii) 𝑠𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ [−𝑎, 𝑎], 𝑐ℎ𝑒𝑟𝑐ℎ𝑜𝑛𝑠 𝑉 ∈ 𝐷 𝑎𝑝𝑟è𝑠 2) ; ∀𝑥 ∈ 𝑉 ; |𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ 𝑒
𝑣(𝑥 ) 𝑒𝑡 ℎ 𝑖𝑛𝑡é𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 ∀𝑡 ∈ ℝ∗ \𝐴 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝜇(𝐴) =
0 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 𝑜𝑟 𝑒 𝑑𝑡 = 1 < +∞
|𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ ℎ(𝑡)
𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑𝑟𝑒 ℎ(𝑡) = 𝑒
𝑝𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝑉 =]𝑥 − 1; 𝑥 + 1[
𝑎𝑖𝑛𝑠𝑖 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑢𝑟 [−𝑎; 𝑎] 𝑒𝑡 𝑔 (𝑥)
𝐷 𝑎𝑝𝑟è𝑠 1) ; ∀𝑥 ∈ 𝑉 ; |𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ 𝑎𝑒
= − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑒 𝑑𝑡
𝑜𝑟 𝑎𝑒 𝑑𝑡 = 𝑎 < +∞
Montrons g ‘’(x) est continue
𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑𝑟𝑒 ℎ(𝑡) = 𝑎𝑒 i) 𝑡↦
𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑖𝑛𝑡é𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑐𝑎𝑟 ∫ 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑒 𝑑𝑡 <
𝑎𝑖𝑛𝑠𝑖 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑢𝑟 [−𝑎; 𝑎] 𝑒𝑡 𝑔 (𝑥) = 𝑒 𝑑𝑡
𝑡 ∫ 𝑒 𝑑𝑡 < +∞
Montrons que 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑢𝑟 [−𝑎, 𝑎] ii) 𝑠𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ [−𝑎, 𝑎], 𝑐ℎ𝑒𝑟𝑐ℎ𝑜𝑛𝑠 𝑉 ∈
i) 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑡 ↦ 𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑣(𝑥 ) 𝑒𝑡 ℎ 𝑖𝑛𝑡é𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 ∀𝑡 ∈ ℝ∗ \
𝐴 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝜇(𝐴) = 0 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒
𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡
𝑒 𝑑𝑡 ≤ 𝑎𝑒 𝑑𝑡 < +∞ |𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑒 | ≤ ℎ(𝑡)
𝑡
𝑝𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝑉 =]𝑥 − 1; 𝑥 + 1[
ii) ∀𝑥 ∈ [−𝑎, 𝑎]; 𝑥 ↦
𝑡 𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡 𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 ; 𝑓 (𝑥, 𝑡) = 𝐷 𝑎𝑝𝑟è𝑠 2) ; ∀𝑥 ∈ 𝑉 ; |𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑒 | ≤ 𝑒
− 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑒
𝑜𝑟 𝑒 𝑑𝑡 = 1 < +∞
iii) 𝑠𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ [−𝑎, 𝑎], 𝑐ℎ𝑒𝑟𝑐ℎ𝑜𝑛𝑠 𝑉 ∈
𝑣(𝑥 ) 𝑒𝑡 ℎ 𝑖𝑛𝑡é𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 ∀𝑡 ∈ ℝ∗ \ 𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑𝑟𝑒 ℎ(𝑡) = 𝑒
𝐴 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝜇(𝐴) = 0 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒
𝑎𝑖𝑛𝑠𝑖 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑢𝑟 [−𝑎; 𝑎] 𝑒𝑡 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶 𝑠𝑢𝑟 [−𝑎, 𝑎]
|𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ ℎ(𝑡)
Montrons que 𝑔 ‘’ 𝑒𝑠𝑡 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐶 𝑠𝑢𝑟 ℝ
𝑝𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝑉 =]𝑥 − 1; 𝑥 + 1[

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 183


𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑢𝑟 ℝ iii) 𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ ℝ , 𝑐ℎ𝑒𝑟𝑐ℎ𝑜𝑛𝑠 𝑉 ∈
𝑣(𝑥 ) 𝑒𝑡 ℎ 𝑖𝑛𝑡é𝑔𝑟𝑎𝑙𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 ∀𝑡 ∈ ℝ∗ \𝐴 𝑒𝑡 𝜇(𝐴) =
i) 𝑠𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ ℝ ; 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑡 ↦
0𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒
𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒
|𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ ℎ(𝑡)
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡
𝑒 ~ 𝑥 𝑎𝑢 𝑣𝑜𝑖𝑠𝑖𝑛𝑎𝑔𝑒 𝑑𝑒 0; 𝑒𝑡 𝑥 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑝𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝑉 =]𝑥 − 1 ; 𝑥 + 1[
𝑡
𝑑 𝑎𝑝𝑟è𝑠 𝑙𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑅𝑖𝑒𝑚𝑎𝑛𝑛 𝑡 |𝑠𝑖𝑛(𝑥 − 1)𝑡| + |𝑠𝑖𝑛(𝑥 + 1)𝑡 |
|𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ 𝑒
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑡
↦ 𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑔𝑒 𝑎𝑢 𝑣𝑜𝑖𝑠𝑖𝑛𝑎𝑔𝑒 𝑑𝑒0
𝑡 ⟹ |𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ (|𝑥 − 1|+|𝑥 + 1|)𝑒
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑𝑟𝑒 ℎ(𝑡) = (|𝑥 − 1|+|𝑥 + 1|)𝑒 𝑞𝑢𝑖 𝑒𝑠𝑡 𝑖𝑛𝑡é𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒
𝑒 𝑑𝑡
𝑡
𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑢𝑟 ℝ
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡
= 𝑒 𝑑𝑡 + 𝑒 𝑑𝑡
𝑡 𝑡 i) 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑡 ↦ 𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒
=𝐼 +𝐼
𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡
𝑒 𝑑𝑡 ≤ 𝑥𝑒 𝑑𝑡 < +∞
𝐼 =∫ 𝑒 𝑑𝑡 𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑚 𝑒 =𝑥 ∈ℝ 𝑡

𝑑𝑜𝑛𝑐 𝐼 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑓𝑖𝑛𝑖𝑒 ; 𝐼 ∈ ℝ ii) ∀𝑥 ∈ [−𝑎, 𝑎]; 𝑥 ↦


𝑡 𝑠𝑖𝑛 𝑥𝑡 𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 ; 𝑓 (𝑥, 𝑡) = − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑒
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 1 1
𝐼 = 𝑒 𝑑𝑡 ≤ 𝑑𝑡 𝑜𝑟 𝑑𝑡 < +∞ iii) 𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ ℝ , 𝑐ℎ𝑒𝑟𝑐ℎ𝑜𝑛𝑠 𝑉 ∈
𝑡 𝑡 𝑡
𝑣(𝑥 ) 𝑒𝑡 ℎ 𝑖𝑛𝑡é𝑔𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒 ∀𝑡 ∈ ℝ∗ \𝐴 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝜇(𝐴) =
⟹ 𝐼 < +∞ 𝑒𝑡 𝐼 < +∞ 0 𝑡𝑒𝑙𝑞𝑢𝑒
1 − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 |𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ ℎ(𝑡)
⟹ 𝑒 𝑑𝑡 < +∞
𝑡
𝑝𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝑉 =]𝑥 − 1; 𝑥 + 1[
ii) ∀𝑥 ∈ ℝ ; 𝑥 ↦ 𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑑é𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 ; 𝑓 (𝑥, 𝑡) = 𝐷 𝑎𝑝𝑟è𝑠 2) ; ∀𝑥 ∈ 𝑉 ; |𝑓 (𝑥, 𝑡)| ≤ 𝑒
𝑒
𝑜𝑟 𝑒 𝑑𝑡 = 1 < +∞

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 184


𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑𝑟𝑒 ℎ(𝑡) = 𝑒
EXERCICE 5
𝑎𝑖𝑛𝑠𝑖 𝑔 𝑒𝑠𝑡 𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑢𝑟 ℝ 𝑒𝑡 𝑔 (𝑥) = − 𝑐𝑜𝑠 𝑥𝑡 𝑒 𝑑𝑡
𝑈 :𝐻 → 𝐻 𝐼𝑠𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑒
𝑀𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑔(𝑥) 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑒 1)
Voir ce qui précède 𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑥, 𝑦 ∊ 𝐻 < 𝑢(𝑥), 𝑢(𝑦) >
Exercice 4 1
= ( ‖𝑢(𝑥) + 𝑢(𝑦)‖ − ‖𝑢(𝑥) − 𝑢(𝑦)‖ )
4
1)
1
2) montrons que 𝐹 ⟘ = 𝐹 ⟘ = ( ‖𝑢(𝑥 + 𝑦)‖ ―‖𝑢(𝑥―𝑦)‖ ) 𝑐𝑎𝑟 𝑢 𝑙𝑖𝑛é𝑎𝑖𝑟𝑒
4
1
= ( ‖𝑥 + 𝑦‖ ―‖𝑥 − 𝑦‖ ) 𝑐𝑎𝑟 𝑢 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑟𝑣𝑒 𝑙𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑒
𝑂𝑛 𝑎 : 𝐹 ⊆ 𝐹 ⇒ 𝐹 ⟘ ⊆ 𝐹 ⟘ 4
=< 𝑥, 𝑦 >
𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ 𝐹 montrons que 𝑥 ∈ 𝐹 ⟘ 𝑖𝑒 ∀ 𝑦 ∊ 𝐹 , < 𝑥, 𝑦 >= 0
𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑦 ∊ 𝐹 alors ∃ (𝑦 ) ⊆ 𝐹 / 𝑙𝑖𝑚 𝑦 = 𝑦
2) On suppose que ∀ 𝑥, 𝑦 ∊ 𝐻 < 𝑢(𝑥), 𝑢(𝑦) >=< 𝑥, 𝑦 >
𝑂𝑛 𝑎 : < 𝑥, 𝑦 >=< 𝑥, 𝑙𝑖𝑚 𝑦 >= 𝑙𝑖𝑚 < 𝑥, 𝑦 >= 0 𝑐𝑎𝑟 𝑦 ∊ 𝐹
montrons que u est une isométrie .
𝐷𝑜𝑛𝑐 𝑥 ∊ 𝐹 , 𝑎𝑖𝑛𝑠𝑖 𝑜𝑛 𝑎 𝐹 ⟘ ⊆ 𝐹 ⟘ 𝑂𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑙𝑢𝑟𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝐹 ⟘ = 𝐹 ⟘  Montrons que u conserve la norme i.e. ∀ 𝑥 ∊
3) 𝐻 ‖𝑢(𝑥)‖ = ‖𝑥‖
𝐹 est un sous espace vectoriel fermé de H d’après le Théorème de ∀ 𝑥 ∊ 𝐻 , < 𝑢(𝑥), 𝑢(𝑥) >=< 𝑥, 𝑥 > 𝑖𝑒 ‖𝑢(𝑥)‖ = ‖𝑥‖
Hilbert ⟹ ‖𝑢(𝑥)‖ = ‖𝑥‖
𝐻 = 𝐹⟘ ⊗ 𝐹  Montrons que u est linéaire
⇔ 𝐻 = 𝐹⟘ ⊗ 𝐹 𝐷’𝑎𝑝𝑟è𝑠 2) Soit ⍺ ∊ ℝ montrons que ∀ 𝑥, 𝑦 ∊ 𝐻 𝑢(𝛼𝑥 + 𝑦) = 𝛼 𝑢(𝑥) +
𝑢(𝑦)
⇔ 𝐻 = {0} ⊗ 𝐹 = 𝐹
Il suffit de montrer que ‖ 𝑢(𝛼𝑥 + 𝑦) ― 𝛼 𝑢(𝑥)― 𝑢(𝑦)‖ = 0
On conclure que : 𝐹 ⟘ = {0} ⇔ 𝐹 = 𝐻.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 185


𝑂𝑛 𝑎: ‖ 𝑢(𝛼𝑥 + 𝑦) ― 𝛼 𝑢(𝑥)― 𝑢(𝑦)‖ = ⟹ ∃𝑛 ∈ ℕ 𝜇 𝐴 >0
< 𝑢(𝛼𝑥 + 𝑦) ― 𝛼 𝑢(𝑥)― 𝑢(𝑦), 𝑢(𝛼𝑥
4)
+ 𝑦) ― 𝛼 𝑢(𝑥)― 𝑢(𝑦) >= 0
1 1
On obtient se résultat en utilisant le fait que 𝑃𝑜𝑠𝑜𝑛𝑠 𝐴 = {𝑥 ∈ 𝐸, |𝑓(𝑥)| > } = |𝑓| ; +∞
𝑛 𝑛
‖𝑢(𝑥)‖ = ‖𝑥‖𝑒𝑡 < 𝑢(𝑥), 𝑢(𝑦) >=< 𝑥, 𝑦 > . 1
⟹ 𝑥 ∈ 𝐴 ⟹ ∃ 𝑛 ∈ ℕ ; |𝑓(𝑥)| >
On conclure que u est une isométrie. 𝑛
⟹𝐴 ⊂𝐴 ⟹𝜇 𝐴 >0
1
𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑𝑟𝑒 𝐴 = 𝐴 𝑒𝑡 𝜀 =
𝑛
Examen 2015-2016
Exercice 2
Exercice 1
3) Montrons que pour tout 𝑡 > 0, l’application x→
Soit (E, 𝒜 , 𝜇) un espace mesuré 𝑓 : (E ; 𝒜) →( ℝ, 𝕭(ℝ) ) une est Lebesgue intégrable i.e.
𝑒 1[ , ] (𝑥)
application mesurable.
∫ 𝑒 1[ , ] (𝑥) 𝑑 (𝑥) ≤ +∞
On suppose 𝜇(𝐸) > 0 𝐴 = 𝑓 ([−𝑛; 𝑛]).
3) On suppose que 𝜇(𝐸) > 0 . On pose 𝐴 = 𝑓 {[-n, n]} ∫ 𝑒 1[ , ] (𝑥) 𝑑𝑥 = ∫ 𝑒 𝑑𝑥 ≤
Montrer qu’il existe 𝑛 ∈ ℕ tel que 𝜇 𝐴𝒏𝟎 > 0 ; ∫ 𝑒 𝑑𝑥 ≤ ∫ 𝑒 𝑑𝑥 = < +∞
𝐴 =𝑓 ([−𝑛 , 𝑛])
4) Montrons que 𝐹(𝑡) = ∫ 𝑒 1[ , ] (𝑥) 𝑑𝜆 est dérivable

𝐴= 𝐴 =𝑓 [−𝑛 , 𝑛] = 𝑓 (ℝ) = 𝐸 sur ℝ
∈ℕ ∈ℕ

𝐸= 𝐴 ⟹ 0 < 𝜇(𝐸) ≤ 𝜇(𝐴 ) D’après 1) F est intégrable.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 186


∀ 𝑥 ∊ ℝ∗ ; 𝑥 → 𝑒 1[ , ] (𝑥) est dérivable et on
a: 𝑓(𝑥, 𝑡) = − 𝑒 𝑠𝑖𝑛 𝑥  ainsi 𝑙𝑖𝑚 𝑓 continue
De plus 𝑓 continue donc dérivable d' après le théorème de Beppo-
Posons 𝑉 = ] , +∞ [ Levi ;

on a : ∀ 𝑡 ∊ 𝑉 , ∀ 𝑥 ∊ ℝ∗ 𝑓(𝑥, 𝑡) ≤ 𝑒 qui est 𝐼(𝛼) = 𝑙𝑖𝑚 𝑓 𝑑𝜆(𝑥)


intégrable . On conclure que F est dérivable.
( )
= 𝑒 𝑑𝑥
Exercice 3
1
𝐼(𝛼) = 𝑠𝑖 𝛼 < 1
2) Soit α ∈ ℝ calculer en fonction de α ; 𝑙𝑖𝑚 ∫ 1− 𝛼−1

+∞ 𝑠𝑖𝑛𝑜𝑛
𝑒 𝑑𝑥 3) la suite de fonctions définies sur ℝ 𝑝𝑎𝑟 𝑓 (0) =
( )
𝑥 0 𝑒𝑡 𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑥 ≠ 0 , 𝑓 (𝑥) =
𝑂𝑛 𝑝𝑜𝑠𝑒 𝐼(𝛼) = 𝑙𝑖𝑚 1− 𝑒 𝑑𝑥 √
→ 𝑛
(𝑎) 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑒𝑟 𝑙𝑖𝑚 𝑓 (𝑥)
𝑥 →
𝑓 (𝑥) = 1 − 𝑒 1[ , ] (𝑥)
𝑛
 Montrons que 𝑓 (𝑥) ≤ 𝑓 (𝑥) 𝑠𝑢𝑟 ℝ 0 𝑠𝑖 𝑥 ≥ 1
𝑙𝑖𝑚 𝑓 (𝑥) = 1
𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑥 ∈ ℝ → 𝑠𝑖 𝑥 < 1
√𝑥
𝑆𝑖 𝑥 ∉ [0, 𝑛 + 1] 𝑎𝑙𝑜𝑟𝑠 ∶ 𝑥 ∈ [0, 𝑛] ⟹ 𝑓 (𝑥) = 𝑓 (𝑥) = 0
(b) calculer 𝑙𝑖𝑚 ∫ 1ℝ 𝑓 𝑑𝑥

𝑠𝑖 𝑥 ∈ [0, 𝑛 + 1];

𝑥 ∈ [𝑛, 𝑛 + 1] ⟹ 𝑓 (𝑥) = 0 ≤ 𝑓 (𝑥)
⎧ 1
⎪ 𝑥 𝑥
𝑥 ∈ [0, 𝑛] ⟹ 𝑓 (𝑥) ≤ 𝑓 (𝑥); 𝑖𝑙 𝑠𝑢𝑓𝑓𝑖𝑡 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑒𝑟 𝑞𝑢𝑒 1 − ≤ 1− 𝑓 (𝑥) 𝑑𝑥 ≤ 𝑑𝑥 < +∞
𝑛 𝑛+1 √𝑥
⎨ 𝑥
⎪ 𝑒𝑛 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑛𝑡 𝑞𝑢𝑒 𝑡 ↦ 𝑡𝑙𝑛 1 − 𝑒𝑠𝑡 𝑐𝑟𝑜𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒
⎩ 𝑡

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 187


1
𝑓 (𝑥) 𝑑𝑥 ≤ 𝑑𝑥 < +∞ 𝑐𝑎𝑟 𝑠𝑖 𝑥 ≥ 1 𝑒𝑡 𝑛
𝑥 √𝑥 L’application 𝑥 → 𝑃(𝑥) 𝑒 est continue sur ℝ , positive,
𝑠𝑖𝑛(𝑛𝑥 ) 1 d’intégrale nulle elle est donc identiquement nulle su𝑟 ℝ .
≥1; ≤
𝑛𝑥 𝑥
Comme 𝑒 > 0 pour tout x, on a necessairement 𝑃(𝑥) = 0 pour
D' après (1); (2) et comme 𝑙𝑖𝑚 𝑓 (𝑥) est intégrable alors tout 𝑥 ≥ 0, 𝑒𝑡, 𝑃 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑡 un polynôme, ceci implique comme

d' après le théorème de la convergence dominée on a : auparavant que P est le polynôme nul.

1 5) Calculer la projection du polynôme 𝑥 𝑠𝑢𝑟 𝑙𝑒 𝑠𝑒𝑣 ℝ [𝑋]


𝑙𝑖𝑚 ∫ 1ℝ 𝑓 𝑑𝑥 = ∫ 𝑙𝑖𝑚 1ℝ 𝑓 𝑑𝑥 = 𝑑𝑥 = 1
→ → √𝑥 Posons p(x) = projection de 𝑥 𝑠𝑢𝑟 ℝ [𝑋] = −𝑎𝑥 − 𝑏𝑥 − 𝑐
𝑬𝒙𝒆𝒓𝒄𝒊𝒄𝒆 𝟒 Alors 𝑥 − 𝑝(𝑥) ⊥ à ℝ [𝑋] ⟹

Montrer que ∀𝑛 ∈ ℕ , ∫ 𝑥 𝑒 𝑑𝑥 = 𝑛 ! ⎧ < 𝑥 − 𝑝(𝑥), 1 > = ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐)1𝑒 𝑑𝑥 = 0


< 𝑥 − 𝑝(𝑥), 𝑥 > = ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐)𝑥𝑒 𝑑𝑥 = 0
Posons 𝐼 = ∫ 𝑥 𝑒 𝑑𝑥 ⎨
⎩< 𝑥 − 𝑝(𝑥), 𝑥 > = ∫ (𝑥 + 𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐)𝑥 𝑒 𝑑𝑥 = 0
𝐼 =∫ 𝑥 𝑒 𝑑𝑥 = 𝑛𝐼 𝑒𝑡 𝐼 = ∫ 𝑒 𝑑𝑥 = 1
En utilisant ∀𝑛 ∈ ℕ , ∫ 𝑥 𝑒 𝑑𝑥 = 𝑛 !
d' où 𝐼 = 𝑛! 𝐼 = 𝑛!
6 + 2𝑎 + 𝑏 + 𝑐 = 0
⟹ 24 + 6𝑎 + 2𝑏 + 𝑐 = 0
120 + 24𝑎 + 6𝑏 + 2𝑐 = 0
4)
𝐴𝑖𝑛𝑠𝑖 (𝑎, 𝑏, 𝑐) = (−9,18, −6)
< 𝑃, 𝑄 + 𝛼𝑄 > = 𝑃(𝑥) 𝑄 (𝑥) + 𝛼𝑄 (𝑥) 𝑒 𝑑𝑥 𝑑 𝑜ù 𝑝(𝑥) = 9𝑥 − 18𝑥 + 6
6)
= 𝑃(𝑥)𝑄 (𝑥)𝑒 𝑑𝑥
𝐷’𝑜ù 𝑑(𝑥 ; ℝ [𝑋]) = 6
+𝛼 𝑃(𝑥)𝑄 (𝑥)𝑒 𝑑𝑥

= < 𝑃, 𝑄 > +𝛼 < 𝑃, 𝑄 >

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 188


Contrôle continu 2018-2019

1) Définir :
Voie lactée : galaxie à laquelle appartient le système solaire
Etoile : astre qui brille du fait de leur propre lumière due à des
réactions thermonucléaires
Planète : gros corps céleste en orbite autour d’une étoile sans lumière
propre mais qui brille en réfléchissant les rayons de ladite étoile
Faille : cassure d’une roche suivie du déplacement relatif des deux
compartiments
GEOLOGIE 2) Age de l’univers : 14.5 milliards d’années
Age de la Terre : 4.5 milliard d’années
3) Le soleil pourra encore demeurer tel que nous le connaissons
aujourd’hui pendant 5 milliard d’années car le soleil produit
par an une énergie de 12× 10 au moyen d’une fusion
nucléaire de noyaux d’hydrogènes et donc après ce temps, les
équations de la relativité montrent que la masse actuelle des
atomes d’hydrogène constituant le soleil ne pourra plus fournir
cette énergie.
4) Quatre causes probables d’un séisme :
 Rupture soudaine des roches a l’intérieur de la Terre
 Eruption volcanique
 Rupture de barrages
 Explosion
La cause principale cause est la rupture soudaine des
roches à l’intérieur de la Terre

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 189


Description du mécanisme a l’origine du déclenchement d’un séisme 7) Quatre propriétés d’un minéral
provoqué par la rupture soudaine de roches :  Couleur du trait : c’est la couleur propre de l’espèce
La roche est soumise à des déformations élastiques qui sont minérale, obtenue en frottant un angle de de
l’échantillon à déterminer sur une tablette de
accumulées entre les blocs de la roche. L’accumulation de contraintes
porcelaine dépolie
évolue au point d’atteindre une valeur qui rompt brutalement la roche
qui se détend et cause le séisme  Densité : c’est le poids d’un corps par rapport au poids
d’un même volume d’eau
5) Description de la géométrie d’un séisme  Transparence : faculté du minéral à laisser passer la
Épicentre lumière
 Dureté : c’est la résistance que le minéral oppose à la
raclure par un matériau aux arêtes vives
Distance focale Profondeur focale 8) L’écorce terrestre est constitué de plus de 90% de minéraux
silicatés car l’écorce terrestre est formé est 90% d’une
vingtaine de minéraux contenant plus de 90% de silicium
 Deux exemples de minéraux silicatés : andalousite,
Foyer épidote
 Deux exemples de minéraux non silicatés : pyrite,
Distance épicentrale carbonate de calcium
6) 9) Les principales familles de roches de l’écorce terrestre :
Log N(M) = 5.94 - 1.14M et 𝑎 = 0.28 exp (0.71M).  Les roches magmatiques : ce sont les roches
𝑎 exp (0.39S) produites de la consolidation des bains silicatés fondus
N(M)= 1/100 donc Log N(M) = 5.94 - 1.14M ⇒ appelés magma en profondeur. Lorsque le magma
. ( ( )) atteint les parties inferieures de la croute terrestre, il se
M=
. forme à la suite d’un lent refroidissement des roches
plutoniques mais lorsqu’il atteint la surface il se forme
. ( / )
M= M= 6.96 par un refroidissement rapide les roches volcaniques
.
Sol rocheux donc S=0, a=d=30 ; 2 exemples de roches magmatiques : basalte, granite
𝑎 = 0.28 exp (0.71× 6.96). 30 exp (0.39× 0)  Les roches sédimentaires : ce sont les roches qui se
𝐴𝑁: 𝑎 =1,31 sont constitués à partir de produits de la désintégration
d’autres roches à la surface de la Terre. Ce sont des

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 190


roches d’origine secondaire qui se forme en surface à a) Un essai ‘‘in situ’’ qui permet de déterminer la
partir des roches magmatiques, sédimentaires ou perméabilité d’un sol est l’essai Lefranc
métamorphiques déjà formées. Schéma
2 exemples de roches sédimentaires : calcaire, argile
 Les roches métamorphiques : ce sont les roches
résultant de la transformation de roches préexistantes
sous l’influence de hautes températures et de hautes
pressions.
2 exemples de roches métamorphiques : marbre,
quartzite
10) Description dans l’ordre chronologique des évènements ayant
conduit à la structure de la coupe géologique
(voir principe en cours)

Examen 2018-2019

1. fourchette des diamètres (en mm) des particules de : Description


 sable : 0.02 - 2
L’essai Lefranc est un essai ponctuel réalisé dans un sondage
 argile : < 0.002
2. surmonté d’un tubage de revêtement. Une cavité cylindrique de
a) La perméabilité d’un sol est la capacité d’un sol à se laisser hauteur L et de diamètre B est ménagée. Il est question dans cet essai
traverser par de l’eau de pomper ou d’injecter de l’eau. Le plus souvent c’est le pompage
b) Deux paramètres du sol qui influencent ladite qui est réalisé car il peut avoir comme risque le colmatage de la cavité
perméabilité : cylindrique.
 Dimension des vides dans le sol b) L’essai qui permet de déterminer la perméabilité en grand
 Quantité des vides dans le sol d’un sol est l’essai de pompage car cet essai nécessite un
3. investissement très important

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 191


4. Techniques de sondages mécaniques 6. Complémentarité des méthodes géophysiques et des sondages
a) Puit manuel mécaniques dans le cadre de la reconnaissance des sols du site
 Schéma (voir cours) d’une route
 Principe Les méthodes géophysiques permettent d’optimiser les
Ici le mode de creusement s’effectue à la main sondages mécaniques qui seront réalisées ceci en identifiant la
 Ordre de grandeur de la profondeur : quelques nature de la structure du sol (natures de couches, géométries
mètres des couches, position dans l’espace)
b) Tarière manuelle PARTIE 2 : Sismique réflexion
 Schéma (voir cours)
 Principe 1- Ondes P
On enfonce manuellement une tarière avec retrait 2- Deux moyens de générer cette onde
périodique de matériaux  Explosion d’une charge
 Ordre de grandeur de la profondeur  Coup de marteau
Profondeur maximum de 35m 3- La connaissance de la vitesse de propagation V des ondes est
c) Sondage carotté liée aux caractéristiques mécaniques : module d’Young et
 Schéma (voir cours) coefficient de Poisson et de ce fait nous permettra de
déterminer la nature du matériau constitutif de cette couche
 Principe
Ce type de sondage permet d’obtenir un échantillon 4- Les deux paramètres qui sont enregistrés au niveau du
géophone :
continu de sol peu ou pas remanié prélevé à l’aide d’un
outil appelé carottier. L’enfoncement du carottier peut A : 𝑡𝑆𝐺 temps mis par l’onde direct non réfléchie
se faire soit par poinçonnement, soit par rotation, le qui va de la source au géophone
fluide de rotation pouvant être l’eau, l’air ou la boue B : 𝑡𝑆𝐴𝐺 temps mis par l’onde qui se réfléchie
Ordre de grandeur de la profondeur
5. Nombres de points de sondage minimal pour un projet de :
 Bâtiment : 3 pour un immeuble a 1 ou 2 étages
 Construction d’un château d’eau : 1 pour chaque unité
de fondation
 Projet de construction d’une route : 1 pour chaque
unité de fondation

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 192


5- Expression des paramètres A et B en fonction de x, H et V 1- Pour un sol à N couches successives de 1 à N on peut appliquer
la sismique réfraction si les vitesses de propagation des ondes
𝒙
𝒕𝑺𝑮 = 𝑉1 a 𝑉𝑁 dans ce milieu sont tels que 𝑉𝑁 > 𝑉𝑁−1 > …..> 𝑉2 >
𝑽
𝑉1 Car pour deux couches successives quelconques i et i+1
2𝑆𝐴 traversées par deux ondes à la vitesse 𝑉𝑖 et 𝑉𝑖+1 pour que l’onde
𝑡𝑆𝐴𝐺 = Or SA= profonde rattrape l’onde de surface (l’onde directe) il faut que
𝑉
l’onde profonde se réfracte avec une vitesse 𝑉𝑖+1 supérieure a la
Et tan 𝜃 = , cos 𝜃 = = donc 𝑉𝑖 de l’onde dans le milieu i.

( ) 2-


SA=
cos 𝜃
=h 1 + ( ) d’où 𝑡 = 1+( )

Allure des courbes : (trivial)


6- Protocole général permettant de déterminer la vitesse
V et l’épaisseur H de la couche la plus superficielle
à partir des mesures (𝑿𝒊 , 𝑨𝒊 , 𝑩𝒊 )𝑖 ∈ 1,2,3, … , 𝑛) releves
pendant l’essai
Apres avoir relevé les mesures pendant l’essai, on trace les
caractéristiques de A et B en fonction du temps.
La pente p de la courbe de 𝑡𝑆𝐺 en fonction du temps représente 1/V
P=1/V, donc V=1/P On déduit donc V
2𝐻
A x=0 on a 𝑡𝑆𝐴𝐺 = =To ⇒ H = 𝑇o
𝑉 Dans la présente partie le terrain est constitué de 2 couches car on
To étant l’ordonné à l’ origine de la caractéristique 𝑡𝑆𝐴𝐺 en observe un seul changement de caractéristiques linéaires (2 droites,
fonction du temps. donc chaque caractéristique linéaire est fonction du milieu) marquant
On en déduit H (voir cours). effectivement le passage d’une couche à l’autre
PARTIE 2 : Sismique réfraction
2- Vitesse des ondes dans chacune des couches

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 193


1
= 𝑝1 avec 𝑝1 la pente de la première droite. 𝑝1 =
0.024−0
= Roche : matériau constitutif de l’écorce terrestre, assemblages
𝑉1 45−0
naturels de minéraux et présentant une certaine homogénéité
1/1875 et 𝑉 = 1875 m/s statistique.
1
= 𝑝2
avec 𝑝2 la pente de la deuxième droite 𝑝2 = La géologie de l’ingénieur est l’application de la géologie au
𝑉2
0.048−0.038 0.01 travaux publics et au Génie civil.
= et 𝑉 = 4500 m/s Une étoile est un astre qui brille du fait de sa propre lumière
120−75 45
NB : prendre les points figurant exactement sur la droite due aux réactions thermonucléaires qui transforment de la
3- Epaisseur H de la couche la plus superficielle masse en énergie rayonnante.
Graphiquement on obtient l’abscisse du point d’intersection des Un pli est une déformation continue de couches provoquées
par la flexion ou la torsion des roches.
2 droites, Xc = 70 m. Et donc on en déduit H = 2) Dans cinq milliards d’années, le diamètre solaire sera 400 fois
plus grand que celui actuel. La terre sera alors happée par cette
gigantesque géante rouge. (Nous vous invitons à plus de
AN : H= = 22.45m
recherches) ;
4- Pour savoir si les couches inspectées sont toutes horizontales, on 3) NONE
inverse la position du géophone et de la source et on trace la 4) Mécanisme à l’origine du mouvement des continent ; Les
caractéristique (x, t). si les 2 caractéristiques sont symétriques, forces à l’origine du mouvement des continents proviennent
alors les couches traversées sont horizontales. des courants de convection qui ont lieu dans le manteau
Car après avoir inversé les positions du géophone et de la source compte tenu des gradients de température en son sein et sa
les points (x,t) deviendront les points (t,x) et donc cette nouvelle nature visqueuse.
caractéristique doit être symétrique a la première si les couches 5) Les mouvements sismiques du sol sur un site donné sont
sont bien horizontales exprimés soit en intensité (caractère relatif), soit en un
paramètre caractéristique du mouvement sismique à savoir : le
Contrôle continu 2017-2018 déplacement, la vitesse et l’accélération. Les facteurs
demandés sont :
 Les facteurs liés à la source : ils dépendent de la dimension
1) La Géologie est le domaine scientifique qui étudie l’origine de la zone de rupture, des valeurs de contraintes le long de la
de la Terre, son histoire, sa forme, les matériaux qui la surface de rupture, du mécanisme de rupture et de sa
compose et les processus qui ont agi sur elle et qui agissent sur propagation le long de la faille.
elle.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 194


 Les facteurs liés au trajet parcouru entre le foyer et le des hautes températures et des pressions élevées. Exemples :
site : l’énergie se propageant sous forme d’onde lors d’un le gneiss, le marbre, …etc.
séisme, va avant d’atteindre le site, rencontrer des 8)
hétérogénéités dans le sol et des surfaces de discontinuité où  Les glissements : translation latérale d’une certaine masse de
il peut y avoir réflexion, réfraction, absorption ou naissance de matériaux au niveau d’une surface de rupture nettement
nouveaux types ondes. individualisée. Il se produit généralement dans les matériaux
 Les facteurs liés aux conditions locales du site : il s’agit meubles et faiblement cohérents (sols sableux, marnes et sols
de la topographie et de la géologie (nature et caractéristique) argileux) ;
des dits sols. A cet effet, les sols mous limitent la valeur des  Les coulées : dues à la mise en mouvement, généralement
accélérations mais augmentent celles des déplacements. brutal, de masse de sol à l’état liquide. Celles-ci se produisent
6) généralement en montagne du fait d’une rencontre de
 Eviter de construire des ouvrages à proximité ou au niveau matériaux ayant glissée et d’un courant de torrent. Les sols
des failles réputées active ; susceptibles d’être affectés sont les sols sableux.
 Éviter de construire sur des terrains soumis aux effets  Les écroulements : chutes soudaines de masses rocheuses
induits par les séismes ; qui se détachent d’une paroi en se désorganisant. Les sols
 Eviter de construire sur des sols déformables ; susceptibles d’être affectés sont les sols riches en calcaire.
 Eviter les zones suspectes de liquéfaction ;
7) Examen 2017-2018
 Les roches magmatiques ou roches ignées ou roches
primitives : produits de la consolidation des bains silicatés
fondus, tant à la surface (roches volcaniques) que dans les 1) Les mouvements sismiques du sol sur un site donné sont
profondeurs de la croûte terrestre (roches plutoniques) ; exprimés soit en intensité (caractère relatif), soit en un
Exemple : Le granite, le basalte, le gabbro, le rhyolite, … etc. paramètre caractéristique du mouvement sismique à
 Les roches sédimentaires : constituées à partir de la savoir: le déplacement, la vitesse et l’accélération.
désintégration d’autres roches à la surface de la croûte Les facteurs demandés sont :
terrestre. Exemple : la houille (charbon), le calcaire, le  Les facteurs liés à la source : ils dépendent de la
graphite, le gypse, …etc. dimension de la zone de rupture, des valeurs de contraintes
 Les roches métamorphiques : résultant de la transformation le long de la surface de rupture, du mécanisme de rupture
d’autres roches au sein de la croute terrestre sous l’influence et de sa propagation le long de la faille.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 195


 Les facteurs liés au trajet parcouru entre le foyer et fournir les éléments nécessaires à l’établissement des
le site : l’énergie se propageant sous forme d’onde lors tracés, des emprises et des profils, d’évaluer les volumes
d’un séisme, va avant d’atteindre le site, rencontrer des des terrassements, d’équilibrer le mouvement des terres en
hétérogénéités dans le sol et des surfaces de discontinuité déblai et en remblai, de localiser les zones requérant une
où il peut y avoir réflexion, réfraction, absorption ou étude plus poussée, et une conception plus poussée et une
naissance de nouveaux types ondes. conception spécifique, de soutenir le concepteur au
 Les facteurs liés aux conditions locales du site : il moment du dimensionnement de la structure, de la
s’agit de la topographie et de la géologie (nature et préparation des plans et devis et de l’estimation des coûts,
caractéristique) des dits sols. A cet effet, les sols mous de concevoir les systèmes de drainage, d’anticiper les
limitent la valeur des accélérations mais augmentent celles problèmes de construction et de soutenir les prises de
des déplacements. décision. Lors d’une reconnaissance des sols, on ne doit
2)  Les glissements : translation latérale d’une certaine pas obligatoirement se limiter à l’emprise du projet, mais
masse de matériaux au niveau d’une surface de rupture éventuellement étendre l’étude à son entourage. Les
nettement individualisée. Il se produit généralement dans principales étapes de reconnaissance des sols sont :
les matériaux meubles et faiblement cohérents (sols  La collecté des données disponibles : il s’agit ici de
sableux, marnes et sols argileux) ; collecter des données relatives à ce qui a déjà été fait sur
 Les coulées : dues à la mise en mouvement, les site (cartes, bases de données, photographie et rapports
généralement brutal, de masse de sol à l’état liquide. précédents), sur la topologie du site ; utiliser aussi la
Celles-ci se produisent généralement en montagne du fait documentation relative sur le site, se rapprocher des
d’une rencontre de matériaux ayant glissée et d’un courant entreprises ayant déjà travailler sur le site, et aussi souvent
de torrent. Les sols susceptibles d’être affectés sont les sols des données recueillies par satellite. Cette étape permet
sableux. d’avoir des informations générales sur le site. L’emploi de
 Les écroulements : chutes soudaines de masses technique de photointerprétation peut fournir des
rocheuses qui se détachent d’une paroi en se renseignements précieux à faible coût de même qu’une
désorganisant. Les sols susceptibles d’être affectés sont les reconnaissance préliminaire sur le site.
sols riches en calcaire.  La visite du site : on s’intéresse ici à l’hydrographie du
3) Principales étapes de reconnaissance des sols : site, la végétation du site (qui peut aider à déterminer les
La reconnaissance des sols a pour objectifs de déterminer zones les plus humides du site), aux populations vivant aux
la nature des différentes couches de sols et du roc, de alentours du site, du relief du site, la présence au nom

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 196


d’une source thermale proche du site, interroger les bien que ce soit leur principal intérêt, mais permettent
populations du site pour une meilleure informations, …etc. généralement une visualisation spatiale des coupes de
 La planification ou programmation de l’étude terrain. Ces puits ne dépassent pas généralement une
géotechnique : cette étape consiste à spécifier les profondeur de 25 à 30 mètre et permettent de prélever des
paramètres de l’étude, son envergure et les techniques échantillons non remaniés de grande taille.
d’investigation. On définit ici la nature des investigations,  Sondage à la tarière : il s’agit de sondage semidestructif,
la densité des sondages et des essaies, les profondeurs permettant aussi d’obtenir des échantillons non remaniés.
d’investigation. Il peut être manuel ou mécanique. Ces sondages ne sont
4) 02 essais géophysiques intervenant dans la reconnaissance applicables qu’aux sols meubles du fait des modes de
des sols : creusement utilisés. La tarière à la main est généralement
 La sismique réfraction : elle analyse l’écho des ondes utilisée lorsqu’un site est inaccessible à du matériel
longitudinales émises par un choc créé en surface motorisé. Avec injection de boue, la tarière à main produit
(explosif, vibreur, etc.) après leur réflexion sur des des trous d’excellente qualité pour la réalisation des essais
horizons géologiques différents. Le déplacement en pressiométriques dans les sols mous sous la nappe. Ce
surface d’un dispositif comportant un émetteur permet mode d’investigation est limité en profondeur, surtout si le
l’obtention d’une image continue assimilable à une couche sol renferme des éléments grossiers. Quant à la tarière
géologique. (Schéma à l’appui) mécanique, on utilise une spire métallique enroulé autour
 Les méthodes électriques : elles ont pour principe de d’une tige, l’âme, terminé par un outil d’attaque.
base d’injecter un courant connu dans le sol à l’aide de L’enfoncement dans le sol se fait par rotation, le forage
deux électrodes pour mesurer une différence de potentiel s’effectuant par passes successives afin de recueillir les
mesuré par une autre paire d’électrodes. Cette méthode déblais recueillir par les spires.
permet de mesurer la résistivité apparente du sol. De façon  Sondage carotté : Ce mode d’investigation permet
générale, la méthode permet de déterminer les variations d’obtenir un échantillon continu de sol peu ou pas remanié
lithologiques dans le sol ou dans le roc qui sont prélevé à l’aide d’un outil appelé carottier. Le mode
caractérisés par des résistivités électriques qui leur sont d’enfoncement du carottier dans le sol peut se faire : soit
propres. (Schéma à l’appui). par poinçonnement (percussion, battage ou pression), soit
5) par rotation, le fluide de forage pouvant être l’air, l’eau ou
 Puit manuel : le creusement se fait de façon manuelle. de la boue.
Ces sont sondages ne sont pas obligatoirement visitable

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 197


6) Précisons et décrivons 03 (trois) critères déterminants dans d’une éprouvette pleine d’eau. Plus les grains sont fins, plus la
la définition d’une campagne de reconnaissance lors d’une vitesse de décantation est lente conformément à la loi de
reconnaissance de terrain : Navier-Stockes sur la vitesse de chute de billes sphériques
 Les moyens financiers mis en jeu : la facturation des dans l’eau. La mesure de la densité de la suspension à des
sondages et essais se fait par unité et est fonction de la intervalles de temps variables permet de calculer la proportion
profondeur d’investigation et du nombre de de sondages et des grains de chaque diamètre.
essais. En effet si les moyens financiers mis en jeu sont  La valeur au bleu : mesure indirecte de la surface spécifique
largement suffisant, la densité des sondages et des essais des grains solides par absorption d’une solution de méthylène
sera élevée, et on ira plus en profondeur pour des jusqu’à saturation.
investigation plus poussée.  Teneur en matières organiques : la présence de matières
 L’hétérogénéité du sol : en effet plus le sol est organiques en quantité notable dans le modifie
hétérogène, plus la densité de sondages et essais, le considérablement le comportement des sols et remet en cause
nombre et la profondeur des investigations augmentent ; leur stabilité volumique dans le temps. La mesure du
parce qu’il faudra repérer les différentes zones de pourcentage pondéral de matières organiques (MO) se fait par
discontinuités afin de pouvoir proposer un type de analyse chimique. Un sol peut être considérer comme
fondation pour chacun par exemple. organique lorsque MO > 3%.
 L’ouvrage que l’on veut mettre en place : En effet, la 8) Citer et décrire 02 essais mécaniques de laboratoire :
densité des sondages, le nombre et la profondeur  Essai triaxial : cet essai permet de déterminer la
d’investigation ne sont pas les même pour la construction résistance au cisaillement du sol. L’essai consiste à
d’un stade que pour la construction d’une maison soumettre une éprouvette cylindrique de sol, d’élancement
d’habitation. Plus l’ouvrage concerné aura de l’ampleur et deux, à un champ de contraintes uniforme qui a pour
plus ces éléments seront importants. composantes :
7) Citons et décrivons 03 essais d’identifications des sols :  Une pression hydrostatique σa , appliquée par
 L’essai granulométrique : il a pour but de déterminer les l’intermédiaire d’un fluide (généralement l’eau)
proportions des grains de différentes tailles dans le sol. Elle remplissant la cellule ;
s’effectue par  Une contrainte axiale ou déviateur (σ1- σ3 ) appliquée
 Tamisage pour les grains d’un diamètre supérieur à 80 µm ; par l’intermédiaire d’un piston ; L’essai classique consiste
 Sédimentométrie pour les grains les plus fins. L’essai à accroitre le déviateur jusqu’à la rupture de l’éprouvette,
consiste à laisser une suspension de sol se déposer au fond la pression hydrostatique restant constante. On détermine

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 198


les valeurs du déviateur à la rupture de 03 ou 04 définit la limite entre le comportement pseudo-élastique et
éprouvettes identiques pour des pressions hydrostatiques l’état plastique).
différentes et on trace les cercles de Mohr correspondant. 10)
 Essai de compression simple : cet essai permet de  Poids volumique sec : ϒd=Ms.g/(Va+VW+VS)
mesurer la résistance à la rupture en compression simple  Poids volumique humide : ϒh=Mt.g/(Va+VW+VS)
du sol. L’éprouvette généralement cylindrique,  Poids volumique spécifique : ϒs=MS.g/VS  Teneur en
d’élancement 2 (H = 2 D) est placée entre deux plateaux eau : w=Mw/MS
d’une presse et soumise à des croissants jusqu’ à rupture.  Indice des vides : e=Vv/VS
La vitesse d’écrasement doit être suffisamment rapide  Degré de saturation : Sr=Vw/Vv On montre que :
pour qu’aucun drainage ne puisse se produire pendant ϒh=(1+w) ϒd ; e=(ϒS/ ϒd ) – 1 ; : Sr.e=w.Gs avec
l’essai. Gs=ϒs/(ρw.g) , ρw étant la masse volumique de l’eau.
9) Citer et décrire 02 essais en place :
 Essai de pénétration statique : cet essai permet de
déterminer la résistance en pointe du sol et l’effort de Contrôle continu 2016-2017
frottement latéral. L’essai consiste à enfoncer dans le sol
par vérinage lent et continu et à vitesse constante, une I. Univers et système solaire
pointe conique placée à l’extrémité d’un train de tubes. La 1. Définir :
pression interstitielle générée par le fonçage dans le sol  Univers : ensemble de tout ce qui existe régit par un certain
peut également être mesurée, l’appareil est alors appelé nombre de lois. C’est l’ensemble des galaxies.
piézocone.  Etoile : Astre doué d’un éclat propre, dû aux réactions
 L’essai pressiométrique normal est un essai de thermonucléaires dont il est le siège. Boule massive et
chargement rapide du sol en place par expansion d’une
lumineuse de plasma liée par sa propre gravité dont le diamètre
cellule cylindrique : l’uniformité du champ de déformation
et la densité sont tels que la région centrale, le cœur, atteint la
est assurée par deux cellules de garde. Trois
température nécessaire à l’amorçage de réactions de fusion
caractéristiques du sol sont ainsi déduites : le module
nucléaire qui libèrent de l’énergie lumineuse.
pressiométrique (qui définit le comportement pseudo-
élastique du sol), la pression limite (qui caractérise la  Galaxie : Vaste ensemble d’étoiles et de matière interstellaire
résistance de rupture du sol) et la pression de fluage (qui dont la cohésion est assurée par la gravitation.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 199


 Planète : Corps céleste plutôt sphérique (il possède une masse  La datation radiométrique des météorites
suffisante pour que sa gravité le maintienne en équilibre  La datation des roches terrestres et lunaires
hydrostatique.) plus gros qu’un astéroïde, ne produisant pas de 4. Représenter la structure interne de la terre y compris les
lumière propre, en orbite autour d’une ou de plusieurs étoiles. principaux matériaux.
2. Citer et décrire les forces régissant les lois de l’univers ?
 La force nucléaire forte : elle régit les interactions et se
manifeste lors de la fusion des noyaux ou la fission d’un noyau Couches Matériaux
en plusieurs fragments. Croûte océanique SIMA
 La force électromagnétique : elle agit sur les corps Croûte continentale SIAL
électriquement chargés. Elle régit la formation des atomes, des Manteau Péridotite
molécules et donne naissance aux photons et aux ondes radio. (supérieur-
 La force nucléaire faible : de portée très limitée, est inférieur)
responsable des réactions de désintégration et conditionne Noyau NiFe
l’interaction des noyaux et des particules.
 La force gravitationnelle : pourtant la plus faible de ces
forces, elle domine à l’échelle cosmique en régissant les
mouvements et la cohésion des galaxies, des étoiles et des
planètes.
3. Quel est l’âge de l’Univers ? De la terre ? Comment les détermine-
t-on ??
L’univers est vieux de 15 milliards d’année. La détermination de a. Sismologie
cet âge s’est faite grâce à :
1. Définir :
 L’étude des mouvements des galaxies
 Séisme : secousses plus ou moins brutales de l’écorce terrestre
 L’analyse des ressources énergétiques des étoiles les plus
provoquées par le mouvement brusque des compartiments
proches,
profonds (plaques) et autres phénomènes.
 L’analyse de l’âge de plusieurs atomes par l’utilisation de
 Hypocentre : Point à l’intérieur de la terre où naît le séisme
la radioactivité.
 Epicentre : Point à la surface de la terre où l’amplitude du séisme
La terre est vieille de 4.6 milliards d’années. Sa datation est faite
est maximale.
grâce à :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 200


 Sismographe : appareil permettant de mesurer le niveau de transmettent aux différentes parties du milieu par compression
propagation des ondes sismiques. successives.
2. Quelles sont les principales caractéristiques des séismes ? Le cas  Les ondes de cisaillement (S et L) : les particules se déplacent
échéant, citer une échelle utilisée pour chacune. dans un sens perpendiculaire à celui de l’onde. Elles sont affectées
 L’intensité : mesurée par l’échelle MSK d’un mouvement de cisaillement. Les ondes L, ondes de Love sont
 La magnitude mesurée par l’échelle MSK et Richter des ondes deniveaux superficiels.
 L’énergie  Les ondes de Rayleigh (R) : le mouvement des particules
 La fréquence s’effectue dans une ellipse à grand axe vertical, où le petit axe
3. Citer les causes à l’origine des séismes. coïncide avec la direction de déplacement de l’onde.
 Les chocs :
 Naturels : tectoniques profonds, volcaniques, coups de toits 6. Quel est l’intérêt des séismes en géologie ?
(dans les mines), glissements de terrain. Les séismes permettent d’avoir une idée sur la composition interne
 Artificiels : explosions de surface, souterraines ou aériennes, de la Terre grâce à l’étude de la propagation des ondes sismiques.
rupture des barrages, bang des avions. II. Vulcanologie
 Les perturbations :
 Plus ou moins continues naturelles : agitations micro 1. Définir :
séismiques (liées aux troubles atmosphériques marines).  Volcan : appareil qui met en relation la surface du globe
 Artificielles : bruits des ronds des trafics urbains. terrestre et la partie inférieure du manteau supérieur
(asthénosphère composée de matériaux en fusion)
4. Classer les séismes selon la profondeur (lesquelles sont à préciser)
 Les séismes superficiels : profondeur comprise entre 20 et 33 km
 Les séismes normaux : profondeur 65 km
 Les séismes intermédiaires : profondeur 300km
 Les séismes profonds : différentes profondeurs sont
possibles notamment[725 ;1000], [2900 ;5120 ;5150],
[6356 ;6378].

5. Ondes libérées par un séisme :


 Les ondes de compression (P) : les particules et les ondes se
déplacent dans la même direction. Les déformations élastiques se

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 201


En donner une coupe schématique annotée. 4. Citer des indicateurs permettant de prévoir une éruption
volcanique.
 Documentation historique sur son activité antérieure
 Enregistrement des séismes locaux
 Enregistrement des variations des températures des fumerolles
 Appréciation des déformations de la surface du sol
 Variation des champs électriques et magnétiques

III. Tectonique des plaques


1. Définir :
 Tectonique : ensemble des phénomènes responsables des
déformations successives de l’écorce terrestre et leur origine.
 Plaque : bloc sphérique indéformable sur lequel repose les
continents et les océans ; elle est située au-dessus de
2. Quelles sont les grandeurs caractéristiques du volcanisme ?
l’asthénosphère.
 L’intensité
 Dérive des continents : théorie proposée par Alfred Wegener
 L’énergie libérée
selon laquelle les continents se sont séparés, écartés, les uns des
 Le type de matériau éjecté autres et continuent de se déplacer en glissant sur le SiMa
 La magnitude visqueux.
 La classe des éruptions  Faille : cassure de l’écorce terrestre qui s’accompagne d’un
3. Lister et décrire les produits issus du volcanisme. déplacement des deux compartiments ainsi crées.
 Les laves : il s’agit des coulées boueuses hétérogènes  Pli : ondulation plastique non réversible et permanente de
transportant du matériau détritique, des cendres et des lapillis. l’écorce terrestre.
 Les projections : 2. Citer et définir les types de tectonique.
 Blocs et bombes : roches arrachées à la cheminée et  La tectonique souple : déformation au cours de laquelle la
éjectées pendant l’explosion. roche sous l’effet des forces tectoniques n’a pas cassée mais
 Les cendres, les lapillis emportés par les coulées de lave pliée. Ex : plissement, charriage
 Les gaz  La tectonique cassante : déformation cassante de l’écorce
 Les vapeurs d’eau à 90 % terrestre, elle peut être accompagnée par un rejet ou pas. Ex :
 Des gaz sulfureux issus des solfatares à environ 10 % failles, diaclase.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 202


3. Citer trois exemples de plaques. IV. Sol et géologie
 La plaque continentale : plaque africaine
 Plaque océanique : plaque pacifique
 Plaque océano-continentale : plaque australienne
4. Lister et décrire les limites des plaques tectoniques. En citer un
exemple.
 Les frontières convergentes : des plaques convergent et
entrent en collision. On parle de zone de subduction lorsqu’il
s’agit de deux plaques océaniques ou d’une plaque océanique
et continentale.
 Les frontières divergentes : il y a expansion de la croûte
terrestre. La majorité de ces frontières est retrouvée au fond de Schéma d'un pli
l’océan
 Les frontières transformantes : deux plaques voisines 1. Définir :
glissent latéralement l’une contre l’autre et le long d’une faille.  Roche : matériau constitutif de l’écorce terrestre formé d’un
Elles se trouvent le plus souvent dans la lithosphère océanique. assemblage de minéraux présentant une certaine homogénéité.
5. Quel est l’âge minimal de la Pangée, l’ordre de grandeur de la  Sol : c’est le support de la vie terrestre, il résulte de la
vitesse du mouvement des plaques ? transformation de la couche superficielle de la roche mère, la
 La Pangée est vieille de 200 millions d’années. En effet il a croûte terrestre, dégradée et enrichie en apports organiques par
fallu 200 millions d’années pour rassembler les morceaux ( de les processus vivants.
l’Ordovicien au Permien) et 200 autres pour sa dispersion ( de  Sol pulvérulent : se dit d’un sol dont les éléments ne présentent
la fin du Trias à nos jours). aucune cohésion.
 La vitesse du mouvement des plaques est de l’ordre de  Sol cohérent : se dit d’un sol qui ne s’éboule pas lorsqu’on le
quelques centimètres par an. La plaque du pacifique, la plus terrasse. En effet les fines s’intercalent entre les éléments de plus
rapide se déplace à une vitesse de l’ordre de 10 cm/an. grosse granulométrie et l’eau contenue permet une agrégation du
 Les plaques ont une densité moyenne de d=3. mélange qui rend le sol compacte et non friable.
6. Faire une coupe schématique annotée d’une faille, d’un pli. 2. Quelle est la famille de minéraux dominant l’écorce terrestre ?
Citez en un exemple.
Il s’agit des silicates. Ex : les nésosilicates, les cyclosilicates…

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 203


3. Préciser d’autres familles de minéraux de l’écorce terrestre et en  L’altération : contrairement aux roches sédimentaires, les
préciser une propriété à chaque fois. roches magmatiques et métamorphiques peuvent subir des
Les minéraux non silicatés : chlorures, sulfures, sulfates, altérations causes d’une hétérogénéité.
carbonates 7. Citer et décrire 4 essais d’identification des sols.
4. Citer et définir les familles de roches de l’écorce terrestre. En  Analyse granulométrique : elle a pour but de déterminer les
décrire succinctement le mécanisme de formation. proportions de grains de différentes tailles dans le sol.
 Les roches magmatiques formées suite au refroidissement du  Limites d’Atterberg : elles ont pour but de définir les états
magma à l’intérieur (roches plutoniques) ou à la surface (roches d’humidité correspondant aux limites entre les états liquide,
volcaniques) du globe terrestre. Ex : Granite, basalte. solide, plastique ; l’état d’humidité du sol étant exprimé par sa
teneur.
 Les roches sédimentaires : leur formation se fait en trois étapes.
L’altération physique ou chimique, le transport et dépôt, la  Valeur au bleu : il s’agit d’une mesure indirecte de la surface
diagenèse. Ex : calcaire, argile. spécifique des grains solides par adsorption d’une solution de
bleu de méthylène jusqu’à saturation.
 Les roches métamorphiques formées suite à des
transformations des textures et minéralogies des roches  Teneur en matières organiques : l’essai de Von Post permet
préexistantes. Ex : Le gneiss, les marbres. d’apprécier l’état de décomposition des matières organiques
5. Du point de vue de la composition, quelle différence y’a-t-il entre
une argile et une marne ?
Les marnes contrairement aux argiles font effervescence avec les Examen 2016-2017
acides à cause de la présence du calcaire.
6. Citer et décrire les types d’hétérogénéités géologiques. I. Géologie générale et sols
 Les accidents tectoniques : le rejet d’une faille peut mettre en Voir CC 2016-2017
évidence des roches de nature très différente, de part et d’autre
de cet accident. II. Reconnaissance des sols, essais de laboratoire et en place
 Les phénomènes de dépôt : certaines formations généralement
récentes présentent la particularité liée à leur mode de dépôt, 1. Selon les phases d’un projet de génie civil au choix (bâtiment,
d’être particulièrement hétérogènes. route, etc.) décrire les objectifs de la reconnaissance des sols.
 Les phénomènes karstiques : phénomènes de dissolution qui Prenons le cas d’un projet routier :
ne concernent que certaines catégories de roches sédimentaires
(gypse, calcaire…) et certains horizons géologiques.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 204


 Les études préliminaires : l’objectif est de mettre en évidence  La photo interprétation : l’examen stéréoscopique des photos
les éventuels points sensibles (points durs). Il est atteint au aériennes nous permettent de connaître les différentes zones de
moyen des : lever de terrain, visites sur site, analyse des fracturation, les zones humides ou déprimées, la morphologie
documents (cartes géologiques, sondages existants, des terrains (moutonnement, replats).
constructions voisines )… Elles permettent également de 3. Citer et décrire des méthodes de reconnaissance des sols.
s’assurer de la faisabilité technique, environnementale et  La gravimétrie : elle est basée sur la mesure de la valeur de la
financière du projet. gravité à la surface du sol
 Les études d’avant-projet : l’objectif est de chiffrer, pré  Les méthodes sismiques. On distingue : la sismique réflexion
dimensionner ; elles précèdent l’enquête d’utilité publique. Les qui analyse l’écho des ondes émises par un choc crée en surface
moyens utilisés sont : les sondages (destructif, carottés, après leur réflexion sur des horizons géologiques différents ; et
pénétromètre,…) et la géophysique. Elles permettent de la sismique réfraction basée sur la mesure des temps de trajet
déterminer l’équilibre des grandes masses en matière de déblais des ondes se réfractant à la partie supérieure des différentes
et remblais (étude des profils en long) couches de sol
 Les études de projet : l’objectif est de dimensionner toutes les  Electromagnétisme : ces méthodes ont pour but de déterminer
caractéristiques géométriques et techniques, écrire les pièces la conductivité des sols à partir de la mesure du champ
du marché. Les moyens utilisés sont : les sondages carottés, les magnétique.
suivis piézométriques, les essais de laboratoire, les mesures in- 4. Qu’est-ce qu’un sondage ? Quels en sont les buts ? Citer et
situ des caractéristiques des sols (sondages pressiométriques, décrire trois types de sondage.
pénétrométriques et scissométriques).  Un sondage : technique d’exploration des propriétés physiques
Suite à la reconnaissance des sols, on connaît le coefficient de du sous-sol. C’est donc une méthode de reconnaissance
tassement du sol, l’indice de vide et des caractéristiques physiques géologique et géotechnique des sols.
permettant de choisir le type d’ouvrage adapté au site et de la  Ses buts sont :
dimensionner.  Etablir une coupe lithologique
2. Dans la phase d’étude préliminaire, présenter l’intérêt de  Prélever des échantillons de sol, non remaniés ou remaniés
l’exploitation de 2 types de cartes lors de la reconnaissance des  Permettre la réalisation d’essais in situ ou de diagraphies
sols.  Types de sondage
 L’exploitation des cartes géologiques du BRGM : elles  Sondages par puits, tranchée, fouille et galerie : le
fournissent la description des terrains (lithologie) et donnent un creusement s’effectue de façon mécanique ou manuelle ; ils
contexte général de la zone (organisation spatiale, tectonique, permettent de prélever des échantillons non remaniés de
accident). grande taille.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 205


 Sondages carottés : ils permettent d’obtenir un échantillon Les sondages carottés permettent d’obtenir des échantillons non
continu de sol peu ou pas remanié prélevé à l’aide d’un outil remaniés et les sondages destructifs des échantillons remaniés
appelé le carottier. Le mode d’enfoncement du carottier
dans le sol peut se faire par poinçonnement ou par rotation,
7. Dans les cadres d’un projet de Génie Civil, quels sont les
le fluide de forage pouvant être de l’air, de l’eau ou de la
éléments à considérer pour fixer la densité et la profondeur des
boue.
sondages ?
 Sondage semi-destructif : il est utilisé lorsque la nature des
 La position du bon sol
sols prélevés est identifiable sans équivoque, mais que leur
remaniement est tel que des essais d’identification sont  L’ouvrage projeté (type, utilisation, importance, sous-sol…)
envisageables. Il n’est applicable qu’aux sols meubles.  Voisinage (modes de fondations des ouvrages voisins, nature
 Sondage destructif : le moyen de forage le plus rapide et profondeur)
consiste à désagréger le sol à l’aide d’un fluide. Le fluide
pouvant être l’air comprimé, l’eau ou la boue. 8. Citer et décrire (objectif et mode opératoire) de : 2 essais de
résistance et 2 essais en place.
5. Dans le cas particulier des carottages, citer et décrire  Essais mécaniques
brièvement 2 techniques utilisées.  Essai par battage, exemple essai de pénétration au
 Carottage par poinçonnement, exemple le battage : elle carottier : il consiste à battre dans le sol, au fond d’un
consiste à battre un tube dans le sol à l’aide d’un mouton. forage, un carottier de caractéristiques et de dimensions
Les risques de remaniement sont assez élevés. définies.
 Carottage par rotation : il nécessite l’utilisation d’un fluide  Essai de pénétration statique et piézocône : il consiste à
d’injection qui permet le refroidissement de l’outil, l’évacuation des faire enfoncer dans le sol, à vitesse constante et à l’aide
matériaux détruits et éventuellement qui assure le maintien des parois d’un vérin hydraulique, une pointe terminée par un cône.
de forage. Le couple de force nécessaire au carottier pour découper le La résistance à la pénétration du cône, ainsi
sol est transmis depuis la machine de forage par un train de tiges qu’éventuellement le frottement latéral mobilisé sur une
creuses au travers duquel circule le fluide d’injection longueur peuvent être déterminés par un dispositif
particulier.
6. Citer un type de sondage permettant d’obtenir un échantillon  Essai en place
de sol remanié, et un autre permettant d’avoir un échantillon  Essai de cisaillement au phicomètre : il s’agit d’un essai
non remanié. en place réalisé dans un forage préalable d’un diamètre
équivalent à celui d’un essai pressiométrique. Il consiste à
introduire dans le forage une sonde cylindrique présentant

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 206


des dents annulaires, à gonfler cette sonde pour faire
pénétrer les dents dans le sol et, enfin, à cisailler le sol en
arrachant la sonde à vitesse constante, selon sa direction
axiale.
 Essai scissométrique en place : il consiste à introduire
par fonçage dans le sol un moulinet comprenant quatre
pâles, le sol est ensuite cisaillé selon une surface
cylindrique.
9. Selon vous, quels sont les avantages et inconvénients des essais
de laboratoire et des essais in situ.
L’essai in situ a pour avantages :
 Une exécution rapide, donc on peut le multiplier pour
permettre une meilleure reconnaissance des sols
 Il est parfois le seul à réaliser lorsqu’on ne peut pas extraire
des échantillons intacts.
 Il donne des résultats globaux par rapport aux essais en
INFORMATIQUE
laboratoire qui donnent des résultats discontinus.
L’essai en laboratoire présente comme avantages :
Il permet d’avoir une connaissance des propriétés mécaniques
et physiques du sol : teneur en eau, porosité, perméabilité…

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 207


Celsius et tF la température en degré Fahrenheit alors ces deux
variables sont liées par la formule ci-dessous :
Contrôle continu 2016-2017
tF= (9/5)* tC+32
Exercice 1
Donc tous les « faxeurs » là il faut faire attention !!!
La grille de réponses relative au QCM proposé est présentée
dans le tableau ci-contre : 2. Programme déterminant la parité d’un entier saisi au
clavier.
Questions 1 2 3 4 5 6
Réponses a b c c b c
import java.util.Scanner ;
public class Parite{
Scanner sc= new Scanner(System.in);
Exercice 2
public static void main(String[] args){
System.out.println(“entrer un entier”);
1. Programme de conversion d’une température exprimée en int n= sc.nextInt() ;
degré Fahrenheit en une température en degré Celsius. if(n%2==0){
System.out.println(“Ce nombre est pair”);
public class Conversion{ }
public static void main(String []args){ else{
double fahrenheit= 65.5; System.out.println(“Ce nombre est impair”) ;
double Celsius; }
celsius= (9.0/5.0)* fahrenheit+32 ; }
System.out.println(‘‘fahrenheit’’); }
System.out.println(‘‘celsius’’); 3. Programme du PGCD de deux nombres.
}
} import java.util.Scanner ;
NB : Comme beaucoup l’auraient remarqué il y a une petite erreur sur
la formule de passage de la température en degré Celsius vers celle en public class PGCD{
degré Fahrenheit. Car en fait si on appelle tC la température en degré Scanner sc= new Scanner(System.in);

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 208


public static void main(String[] args){
int a,b,p;
System.out.println(“Entrer 2 entiers”);
a= sc.nextInt();
b=sc.nextInt();
p=min(a,b);
while((p % a !=0)||( p % b !=0)){
p=p-1 ;
}
System.out.println(“le pgdc est ”,p) ;
}
public int min(int a, int b){
if(a==b){
return a;
}
else if(a<b){
return a;
}
else{
return b;
}
}
}

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 209


 import java.util.Scanner ;
Examen 2016-2017  import java.util.ArrayList ;

3. Nécessité de l’instruction de la ligne n°12.


Exercice 1
Non, cette instruction n’est pas utile car elle n’est pas précédée
1. Proposition de 2 jeux de test et de l’objectif du programme. d’une instruction d’écriture ou de saisie.

Test 1 Test 2 4. Méthode lireEntier ().


entrer un caractère : a entrer un caractère : a Cette fonction a pour but de demander à l’utilisateur d’entrer
entrer un entier : 14 entrer un entier : 13 un entier, lit sa valeur depuis le clavier et retourne cette valeur.
entrer un caractère : a entrer un caractère : a Son implémentation Java est la suivante :
entrer un entier : 18 entrer un entier : 12 public int lireEntier() {
entrer un caractère : a entrer un caractère : s
entrer un entier : 16 entrer un entier : 13
System.out.println(‘‘Entrer un entier’’) ;
entrer un caractère : q entrer un caractère : a
int n= sc.nextInt() ;
la liste est : 14 16 18 entrer un entier : 18
entrer un caractère : q return n ;
la liste est : 12 18 }
5. Méthode lireCaractere ().
Cette fonction a pour objectif de demander un caractère à
Ce programme a pour but d’afficher une liste triée de nombres. l’utilisateur, lit sa valeur depuis le clavier et retourne cette
Pour y parvenir on demande à l’utilisateur d’entrer un caractère et par valeur. Son implémentation Java est la suivante :
la suite un entier. Si le caractère saisi est « a » alors l’entier saisi est public char lireCaractere(){
ajoutée à la liste, si ce dernier est « s » alors l’entier saisi est retirer de
la liste s’il existe dans cette dernière. Le processus continue ainsi System.out.println(‘‘entrer un caractère’’) ;
jusqu’à la saisie de la lettre « q » et le programme affiche la liste de char s= sc.nextLine.CharAt(0) ;
nombre triée par ordre croissant.
return s;
2. Les classes à importer.
}
Les classes à importer pour permettre la compilation du
programme sont : 6. Méthode afficher()

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 210


Cette fonction a pour but d’affiche à l’écran la liste triée d’entiers while(i>0 && tab.get(i)>n){
tab. Son implémentation Java est la suivante : i=i-1;
}
public void afficher(){
if(i==0) {
System.out.print(“la liste est : \t”);
tab.size()=tab.size()+1;
for (int i= 0 ; i<tab.size() ;i++){
if(tab.get(0)> n){
System.out.print(“tab.get(i) \t”);
for(int i=tab.size()-1;i>0;i--){
}
tab.set(i,tab.get(i-1);
}
}
7. Méthode ajouter(int n).
tab.set(0,n);
Cette fonction a pour but d’insérer un entier n dans la liste triée
}
tab en respectant l’ordre croissant suivant le principe du tri par
else{
insertion. Son implémentation Java est la suivante :
tab.size()=tab.size()+1;
for(int i= tab.size();i>1;i--){
public ajouter(int n){ tab.set(i,tab.get(i-1));
int i; }
if(tab.isEmpty){ //si le tableau est vide l’ajout est trivial tab.set(1,n);
tab.add(n) ; }if(tab.get(i)<=n){
} if(i==tab.size()-2){
else if(tab.size()==1){ tab.set(tab.size()-1,n);
//ici le tableau n’a qu’un seul élément donc on compare l’entier }
à ajouter avec l’unique élément // du tableau else{
tab.size()=tab.size()+1 ; for(int j= tab.size()-1;j>i+1;j--){
if(tab.get(0) > n){ tab.set(j,tab.get(j-1));
tab.set(1,tab.get(0)); }
tab.set(0,n); tab.set(i+1,n);
} }
else{//on est sure à présent que le tableau a au moins 2 }
éléments }
i=tab.size()-1 ;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 211


8. Méthode supprimer(int n). ajouter(n) ;
Cette fonction a pour but de retirer un entier n de la liste triée }
tab, si un tel entier est dans la liste. Si l’entier figure plusieurs if( c==‘s’){
fois, une seule occurrence est retirée. Son implémentation Java supprimer(n) ;
est la suivante : }
}
public supprimer(int n){
int i ; Exercice 2
if(!tab.isEmpty){
i=0; 1. Programme du PGCD
while(i<tab.size()-1 && tab.get(i)!=n){
i=i+1; import java.util.Scanner ;
} public class PGCD{
if(tab.get(i)==n){
Scanner sc= new Scanner(System.in);
tab.remove(i);
tab.size()=tab.size()-1; public static void main(String[] args){
} int a,b,p;
if(i==tab.size()-1){
if(tab.get(tab.size()-1)==n){ System.out.println(“Entrer 2 entiers”);
tab.remove(tab.size()-1; a= sc.nextInt();
tab.size()=tab.size()-1;
b=sc.nextInt();
}
} p=min(a,b);
} while((p % a !=0)||( p % b !=0)){
}
9. Méthode acion(char c, int n). p=p-1 ;
public action(char c, int n){ }
System.out.println(“le pgdc est ”,p) ;
if(c==‘a’){
}

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 212


public int min(int a, int b){ som=som+1.0/i;
}
if(a<=b){
System.out.println(“la somme des n terms est”,som);
return a; }
} }

else{
return b; Contrôle continu 2015-2016
}
} Exercice 1

} Dans cet exercice il nous ait proposé 3 programmes dont nous


devons deviner les affichages respectifs. Pour cela l’astuce essentielle
2. Programme de la somme des n premiers termes de la dans cette partie est de bien s’approprier les notions de classes et
série harmonique. exceptions très utile pour pouvoir comprendre les résultats que
fourniront ces divers programmes.
import java.util.Scanner ;
public class SOMME{ 1. Dans cette partie il est primordial de tenir compte de l’ordre dans
Scanner sc= new Scanner(System.in) ; lequel ont lieu les initialisations des champs (explicite et implicite)
public static void main(String [] args){ et les appels des constructeurs, à savoir :
int i,n;  Initialisation par défaut des champs de l’objet dérivé (y
double som; compris ceux hérités),
do{  Initialisation explicite des champs hérités,
System.out.println(“entrer le nombre d’entiers”);  Exécution du constructeur de la classe de base,
n= sc.nextInt() ;  Initialisation explicite des champs spécifiques à l’objet
}while(n<=1) ; dérivé,
som=0;  Exécution du constructeur de la classe dérivée.
for(i=1; i<=n; i++){

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 213


La maitrise de ces paramètres nous permet ainsi d’obtenir les d’exception ne comporte pas d’arrêt de l’exécution (ou
affichages ci-dessous : d’instruction return), l’exécution se poursuit à l’instruction
Entree Constr A - n=0 p=10 suivant le dernier gestionnaire associé au bloc try.
En somme, voici quels seront les trois exemples d’exécution
Sortie Constr A - n=5 p=10 correspondant aux trois
Entree Constr A - n=0 p=10 réponses proposées :
Sortie Constr A - n=5 p=10
donnez un entier : 0
Entree Constr B - n=5 p=10 q=25 debut premier bloc try
Sortie Constr B - n=5 p=3 q=10 fin premier bloc try
suite du programme
2. Le second programme en revanche fait appel à la notion de debut second bloc try
polymorphisme. En effet, en Java, l’une des propriétés du catch 2 - n = 0
"polymorphisme" est que l’appel d’une méthode est déterminé au
moment de l’exécution, suivant la nature de l’objet effectivement
donnez un entier : 1
référencé (et non seulement suivant le type de la référence). C’est
pourquoi ici tous les appels de « affiche » concernant un même debut premier bloc try
objet fournissent le même message, quel que soit le type de catch 1 - n = 1
référence utilisé. C’est la raison pour laquelle on obtient
suite du programme
l’affichage ci-dessous :
Je suis un A debut second bloc try
Je suis un A Je suis un A fin second bloc try
Je suis un C Je suis un C
Je suis un D Je suis un D Je suis un D fin programme
Je suis un A Je suis un A Je suis un A
Je suis un C Je suis un C Je suis un C
donnez un entier : 2

3. Ici la notion clef à connaitre est celle des exceptions. L’astuce de debut premier bloc try
cet exercice était juste de savoir que lorsque le gestionnaire

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 214


catch 1 - n = 2 public Robot(String nom)
{ this.nom = nom;
suite du programme
x = y = 0;
debut second bloc try
direction = "Est";
catch 2 - n = 2 }

Exercice 2 public Robot(String nom, int x, int y, String direction)


{ this(nom);
Il s’agit ici d’un exercice nécessitant une bonne
this.x = x;
connaissance de la notion de « classe » et de « méthodes » qui ont été
this.y = y;
vue tout au long du programme.
if (direction.equals("Nord") || direction.equals("Sud")
1. Dans cette question il nous ait demandé d’écrire les instructions qui || direction.equals("Ouest"))
permettent de définir la classe Robot. Pour y parvenir nous allons this.direction = direction; // garder "Est" si direction invalide
associer à cette classe un ensemble de méthodes (fonctions en Java) }
qui permettront de mettre en exergue toutes informations qui nous public void avance()
ont été donné. Le programme ci-dessous permet donc d’atteindre cet { if (direction.equals("Nord"))
objectif. y++;
else if (direction.equals("Est"))
public class Robot x++;
{ private String nom; else if (direction.equals("Sud"))
private int x; y--;
private int y; else // (direction.equals("Ouest"))
private String direction; x--;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 215


} {
public void afficher() for (int i = 0 ; i < pas ; ++i) {
avance();
{ System.out.println("nom : " + nom); }
System.out.println("position : (" + x + "," + y +")"); }
}
System.out.println("direction : " + direction);
} b. Pour cette partie nous allons utiliser une méthode qui ne fera
} plus appel aux anciennes mais qui au contraire changera
directement l’état du robot.
Les attributs de la superclasse étant privés, pour changer l'état
2. Ici nous en face de nous une nouvelle génération de robot dont de l'objet il faut utiliser les méthodes
nous devons simuler le comportement à l’aide d’une nouvelle d'accès en écriture (mutateurs ou setters) correspondantes
classe. (setX() , setY() , setDirection() ). Il faut pour cela qu'elles aient
a. Dans cette première partie nous allons écrire une méthode qui été définies auparavant dans la superclasse Robot avec le
fera appel aux anciennes méthodes écrites précédemment(en modificateur public (pour être utilisées par n'importe quelle
occurrence la méthode avance).Le programme est donc le classe) ou protected (pour être utilisées uniquement par les sous-
suivant : classes ou les classes du même paquetage). Sans modificateur
public class RobotNG extends Robot d'accès, l'accès par défaut n'est autorisé que pour les classes du
{ même paquetage. Voici des exemples de getter et setter définis
public RobotNG(String nom) dans la classe Robot :
{ protected int getX()
super(nom); {
} return x;
public RobotNG(String nom, int x, int y, String direction) }
{ /** setter pour direction
super(nom, x, y, direction); */
} protected void setDirection(String)
public void avance(int pas) {
if (direction.equals("Nord") || direction.equals("Sud")

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 216


|| direction.equals("Ouest")) Examen 2015-2016
this.direction = direction; // garder "Est" si direction invalide
}
Voici donc la nouvelle classe RobotNG utilisant ces méthodes d'accès Exercice 1
: Il s’agit pour nous ici de donner la ou les réponses justes aux questions
public class RobotNG extends Robot qui nous sont posés.
{ 1. Pour le compilateur Java l’instruction A a = (B) b ; est
public RobotNG(String nom) correcte si :
{  La classe B est une sous-classe de A.
super(nom);
 Le type déclaré de b est une superclasse de B.
}
public RobotNG(String nom, int x, int y, String
Par conséquent les réponses justes sont : a et d.
direction)
{
2. Un attribut statique est aussi appelé variable de classe
super(nom, x, y, direction);
Donc la réponse juste est b.
}
public void avance(int pas)
3. Une classe qui implémente une interface peut être une classe
{
concrète à condition de définir toutes les méthodes de
if (getDirection().equals("Nord"))
l'interface.
setY(getY() + pas);
else if (getDirection().equals("Est")) Donc la réponse juste à cette question est c.
setX(getX() + pas);
else if (getDirection().equals("Sud")) Exercice 2
setY(getY() - pas); 1. Oui ,ce programme peut être compilé et en voici le résultat
else // "Ouest" de l’exécution de ce dernier.
setX(getX() - pas); 1Rouge
} 1Vert
}
2Vert
1Vert

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 217


2Vert x = y = 0;
1Vert direction = "Est";
}
public Robot(String nom, int x, int y, String direction)
2. Oui, même en enlevant le mot-clé static de la ligne 3 il n’y
{
aura pas d’erreur de compilation. Toutefois à l'exécution, le
this(nom);
programme affiche indéfiniment « 1Rouge » jusqu'à ce qu'il y
this.x = x;
ait dépassement de pile (appels récursifs infinis).
this.y = y;
3. Non, en enlevant le mot-clé static de la ligne 4 le compilateur
if (direction.equals("Nord") || direction.equals("Sud")
refuse de compiler le programme car les instructions n++ ; des || direction.equals("Ouest"))
lignes 23 et 26 n'ont pas de sens. Quand n était statique, c'était this.direction = direction; // garder "Est" si direction
une variable de classe, rattachée à la classe, et existant donc invalide
en dehors des objets. Maintenant n est une variable d'instance }
rattachée à un objet et n'existe donc pas pendant l'exécution public void avance()
d'une méthode statique. Il faudrait faire x.n++ ; par exemple {
pour accéder au champ n de l'objet x if (direction.equals("Nord"))
y++;
else if (direction.equals("Est"))
Exercice 3
x++;
1. Selon le même principe utilisé lors du contrôle continu on a else if (direction.equals("Sud"))
le programme ci-dessous : y--;
public class Robot else // (direction.equals("Ouest"))
{ x--;
private String nom; }
private int x; public void droite()
private int y; {
private String direction; if (direction.equals("Nord"))
public Robot(String nom) direction = "Est";
{ else if (direction.equals("Est"))
this.nom = nom;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 218


direction = "Sud"; }
else if (direction.equals("Sud")) public void avance(int pas)
direction = "Ouest"; {
else // (direction.equals("Ouest")) for (int i = 0 ; i < pas ; ++i) {
direction = "Nord"; avance();
} }
public void afficher() }
{ public void gauche()
System.out.println("nom : " + nom); {
System.out.println("position : (" + x + "," + y +")"); droite();
System.out.println("direction : " + direction); droite();
} droite();
} }
public void demiTour()
{
2.
droite();
a. Si on utilise une méthode faisant appel aux anciennes
droite();
méthodes définies précédemment on a le programme ci-
}
dessous :
}
b. En utilisant les méthodes d’accès tel que vu précédemment
public class RobotNG extends Robot
(cf. cc 2015-2016) on a donc le programme ci-dessous :
{
public RobotNG(String nom)
public class RobotNG extends Robot
{
{
super(nom);
public RobotNG(String nom)
}
{
public RobotNG(String nom, int x, int y, String
super(nom);
direction)
}
{
super(nom, x, y, direction);

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 219


public RobotNG(String nom, int x, int y, String if (getDirection().equals("Nord"))
direction) setDirection("Sud");
{ else if (getDirection().equals("Sud"))
super(nom, x, y, direction); setDirection("Nord");
} else if (getDirection().equals("Ouest"))
public void avance(int pas) setDirection("Est");
{ else // "Est"
if (getDirection().equals("Nord")) setDirection("Ouest");
setY(getY() + pas); }
else if (getDirection().equals("Est")) }
setX(getX() + pas); 3.
else if (getDirection().equals("Sud")) a. La déclaration du tableau est la suivante:
setY(getY() - pas);
else // "Ouest" Robot[] tableau ; ou Robot tableau[] ;
setX(getX() - pas);
} b. Pour afficher l’état de tous les robots contenus dans c
public void gauche() tableau nous allons utiliser une boucle comme suit :
{
if (getDirection().equals("Nord")) for (Robot r : tableau) {
setDirection("Ouest"); if (r != null) {
else if (getDirection().equals("Est")) r.afficher();
setDirection("Nord"); }
else if (getDirection().equals("Sud")) }
setDirection("Est");
else // "Ouest" 4. Modification de la classe RobotNG pour pouvoir activer un
setDirection("Sud"); mode « Turbo » et le désactiver.
}
public void demiTour() public class RobotNG extends Robot
{ {

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 220


private boolean turbo; } else {
public RobotNG(String nom) super.avance(); // appel de la méthode avance() de
{ Robot
super(nom); }
turbo = false; }
} public void avance(int pas)
public RobotNG(String nom, int x, int y, String {
direction) if(turbo) {
{ pas *= 3;
super(nom, x, y, direction); }
turbo = false;
} Corrigé des Travaux Pratiques d’Informatique
public void setTurbo(boolean activer)
{ Problème 1
turbo = activer;
} Le programme ainsi demandé est le suivant :
public boolean hasTurbo() import java. util. Scanner;
{ class Pret
return turbo; {
} private static Scanner clavier = new Scanner(System. in) ;
public void afficher() public static void main(String[] args)
{ {
super.afficher(); double s0 = 0. 0;
System.out.println("turbo : " + (turbo?"ON":"OFF")); do {
} System. out. print("Somme prêtée (S0 > 0) : ") ;
public void avance() s0 = clavier. nextDouble() ;
{ } while (s0 <= 0. 0) ;
if(turbo) { double r = 0. 0;
avance(3); do {

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 221


System. out. print("Montant fixe remboursé chaque mois La meilleure technique pour résoudre cet exercice consiste à se servir
(r > 0) : ") ; d'un tableau de boolean, initialisé à false. On parcourt ensuite le
r = clavier. nextDouble() ; tableau en enlevant (c'est-à-dire en mettant à true) les multiples des
} while (r <= 0. 0) ; nombres premiers.
double ir = 0. 0;
class Eratosthene {
do {
System. out. print("Taux d' intérêt en % (0 < tx < 100) : public static void main(String[] args) {
") ; boolean[] supprimes = new boolean[100] ;
ir = clavier. nextDouble() ;
for(int i = 0; i < supprimes. length; i++) {
} while ( (ir <= 0. 0) | | (ir >= 100. 0) ) ;
ir /= 100. 00; supprimes[i] = false;
double cumul = 0. 0; // somme des intérêts (cumulés) }
double s = s0; // somme restant à rembourser
int nbr = 0; // nombre de remboursements supprimes[0] = true; // 0 n' est pas premier
while (s > 0. 0) { supprimes[1] = true; // 1 n' est pas premier
++nbr;
for(int i = 2; i < supprimes. length; i++) {
cumul = cumul + ir * s;
s = s - r; if(! supprimes[i] ) {
System. out. println (nbr + ": s=" + s + ", int multiple = 2*i;
cumul=" + cumul) ;
}System. out. println("Somme des intérêts while(multiple < supprimes. length) {
encaissés : " + cumul supprimes[multiple] = true;
+ " (sur " + nbr + " mois) . ") ;
multiple = multiple + i;
}
} }
}
Problème 2 : Le crible d'Ératosthène }
Le programme permettant d’exécuter cette tâche est le suivant : for(int i = 0; i < supprimes. length; i++) {

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 222


if(! supprimes[i] ) System.out.print("Entrez un original ou une phrase : ") ;
System. out. print(i+" ") ; String original = scanner. nextLine() ;
} // On ne garde que les caractères alphabétiques
System. out. println() ; String temp = "";
} for (int i = 0; i < original. length() ; i++) {
} char c = original. charAt(i) ;
if (Character..isLetter(c) ) {
Problème 3: Palindrome temp += c;
Pour résoudre ce problème nous utilisons ici le fait que si une chaine }
s est un palindrôme, la relation suivante est vérifiée pour tout i: s[i] =
}/
s[longeur de s - i] . L'algorithme procède alors comme suit: on
parcourt la chaine dans les deux sens en même temps: l'indice p1 sert / On convertit en minuscules pour éviter
à parcourir la chaine du début à la fin et l'indice p2 sert à parcourir la // les problèmes de casse:
chaine de la fin au début. On compare à chaque étape la chaine à
String test = temp.toLowerCase() ;
l'indice p1 et l'indice p2. Si c'est le même caractère on progresse, sinon
le mot n'est pas un palindrôme. On prend soin, en cours de parcours, // On teste si mot2 est un palindrome
de sauter les séparateurs. On s'arrête autrement quand p1 et p2 se int leftPos = 0;
rejoignent. Le mot est alors un palindrôme. Voici donc exposé ce
programme : int rightPos = test. length() - 1;

import java. util. Scanner; boolean palindrome=true;

class Palindrome { while ((leftPos < rightPos) && palindrome) {

private static Scanner scanner = new Scanner(System. in) palindrome = test. charAt(leftPos) == test.
; charAt(rightPos) ;

public static void main (String[] args) { leftPos++;


rightPos--;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 223


} * Vérifie si les deux nombres donnés (nb1 et nb2) sont
amicaux.
if (palindrome) {
*/
System. out. println("C'est un palindrôme ! ") ;
public static boolean amical(int nb1, int nb2) {
} else {
int somme = sommeDiviseur(nb1) ;
System. out. println("Non, ce n' est pas un palindrôme.
") ; return (nb1 + nb2 == somme
} && sommeDiviseur(nb2) == somme) ;
} }/
} **
Problème 4 : Nombres amicaux * Calcule la somme des diviseurs du nombre passé en
paramètre (nb1) .
Le programme découlant de ce problème est le suivant :
*/
public static int sommeDiviseur(int nb1) {
class Amical {
int somme = 0;
public static void main(String[] args) {
for (int i = 1; i <= nb1; ++i) {
int[] nombres = { 1210, 45, 27, 220, 54, 284, 9890, 120,
1184} ; if ((nb1 % i) == 0) {
System. out. println("Les paires de nombres amicaux sont : somme += i;
") ;
}
afficherAmicaux(nombres) ;
}
}/
return somme;
**
}/
**

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 224


* Affiche tous les nombres amicaux contenus dans un tableau }
d' entiers.
return R;
*/
}
public static void afficherAmicaux(int[] nombres) {
}
for (int i = 0; i < nombres. length; ++i) {
Problème 6 : Une classe représentant les cercles
for (int j = i+1; j < nombres. length; ++j )
Voici une solution possible pour résoudre ce problème :
if (amical(nombres[i] , nombres[j ] ) ) {
System. out. println(nombres[i] + " " + nombres[j ]
class TestCercle
);
{ public static void main(String[] args)
}
Cercle c1 = new Cercle();
}
Cercle c2 = new Cercle();
}
Cercle c3 = new Cercle();
}
c1.setCentre(1.0, 2.0);
Problème 5
c1.setRayon(Math.sqrt(5.0));
class ElementsEnIndice {
c2.setCentre(-2.0, 1.0);
static public int[] elementsEnIndice(int[] T) {
c2.setRayon(2.25);
// la taille du tableau resultat est la moitie du tableau T :
c3.setCentre(-2.0, -5.0);
int[] R = new int[T.length / 2];
c3.setRayon(1.0);
for(int i = 0; i < R.length; ++i) {
System.out.println("Surface de c1 : " + c1.surface());
// on copie l'element T[2 * i] dans R a` l'indice T[2 *
i + 1] : System.out.println("Surface de c2 : " + c2.surface());

R[ T[2 * i + 1] ] = T[2 * i]; System.out.println("Surface de c3 : " + c3.surface());

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 225


afficherPosition("c1", c1, 0.0, 0.0); private double rayon;
afficherPosition("c2", c2, 0.0, 0.0); private double x; // abscisse du centre
afficherPosition("c3", c3, 0.0, 0.0); private double y; // ordonnée du centre
}
static void afficherPosition(String nom, Cercle c, // calcul de la surface du cercle
double x, double y)
public double surface() { return Math.PI * rayon *
{ System.out.print("Position du point (" + x + ", " rayon; }
+ y + ") : ");
if (c.estInterieur(x,y))
/* méthode testant la position d'un point par rapport au
{ cercle
System.out.print("dans "); * @return : true si le point de coordonnées unX et unY
est
}
* dans le cercle
else
*/
{
System.out.print("hors de ");
public boolean estInterieur(double unX, double
}
unY) {
System.out.println(nom);
return (((unX-x) * (unX-x) +
}
(unY-y) * (unY-y))
<= rayon * rayon);
}
}

class Cercle {

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 226


public void setCentre(double unX, double unY) { private int from;
x = unX; public TokenizableString(String content) {
y = unY; this.content = content;
} }
/* La fonction suivante teste si le caractère est un séparateur
*
public void setRayon(double r) { * Ecrire une fonction présente l'avantage de pouvoir redéfinir
facilement
if (r < 0.0) r = 0.0;
* la notion de séparateur (et éventuellement d'en définir plusieurs)
rayon = r;
*/
}
public boolean issep (char c) {
return (c == ' ');
}
}
Problème 7
public void tokenize() {
import java.util.Scanner;
System.out.println("Les mots de \"" + content + "\" sont
:");
public class TokenizableString {
from = 0;
len = 0;
private static Scanner scanner = new
while (nextToken()) {
Scanner(System.in);
System.out.println("'" + content.substring(from,
private String content;
from+len) + "'");
// Index de début et longueur d'une séquence
from += len;
private int len;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 227


} TokenizableString toToken = new
TokenizableString(phrase);
}
toToken.tokenize();
/* Il y a de nombreuses autres façons d'écrire cette fonction.
}
*
*/
}
public boolean nextToken(){
Problème 8
int taille = content.length();
Une solution possible de ce programme est la suivante:
// saute tous les separateurs à partir de from
import java.util.Scanner;
while ((from < taille) && issep(content.charAt(from)))
++from;
// avance jusqu'au prochain séparateur ou la fin de str class Geometrie {
len = 0; /**
for (int i = from; ((i < taille) && !issep(content.charAt(i))); * Le programme principal se contente de construire un
++len, ++i);
* triangle, d'afficher son périmètre et d'afficher
return (len != 0);
* s'il est isocèle ou non.
}
*/
private static Scanner scanner = new Scanner(System.in);
public static void main(String[] args){
public static void main(String[] args) {
String phrase;
Point p1 = new Point();
System.out.println("Entrez une chaine : ");
Point p2 = new Point();
phrase = scanner.nextLine();
Point p3 = new Point();
Triangle t = new Triangle();

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 228


initPoint(p1); double x = 0;
initPoint(p2); double y = 0;
initPoint(p3); System.out.println("Construction d'un nouveau point");
t.setSommets(p1, p2, p3); System.out.print(" Veuillez entrer x : ");
double perimetre = t.calculerPerimetre(); x = scanner.nextDouble();
System.out.println("Perimetre : " + perimetre); System.out.print(" Veuillez entrer y : ");
boolean isocele = t.testerIsocele(); y = scanner.nextDouble();
if (isocele) // eventuellement des tests d'intégrité des données lues
System.out.println("Le triangle est isocèle"); // et donner plusieurs chances de saisie à l'utilisateur
else p.init(x,y);
System.out.println("Le triangle n'est pas isocèle"); }
} }

/* Initialisation d'un point


* on fait le choix de traiter les données entrées par l'utilisateur class Triangle {
* en dehors de la méthode d'initialisation de l'objet Point
* ceci permettrait de garantir que l'on ne fournit que des valeurs private Point p1, p2, p3;
* valides à la méthode initilalisant le point private double longueur1, longueur2, longueur3;
* (non traités ici mais que vous pouvez ajouter en extension)
*/ /**
static void initPoint(Point p) { * Affecte des valeurs aux sommets

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 229


* à remplacer impérativement par un constructeur adéquat */
* dès la semaine prochaine public double calculerPerimetre() {
*/ return (longueur1 + longueur2 + longueur3);
public void setSommets(Point point1, Point point2, Point }
point3) {
p1 = point1;
/**
p2 = point2;
* Teste si l'instance courante (this) est un triangle isocèle
p3 = point3;
* @return true si le triangle est isocèle et false sinon
// Les distances sont calculées et stockées dans des
*/
// attributs. Les méthodes calculerPerimetre et testerIsocele
public boolean testerIsocele() {
// peuvent ainsi accéder aux valeurs précalculées et nous
return (longueur1 == longueur2
évitons
|| longueur2 == longueur3
// de les recalculer plusieurs fois.
|| longueur3 == longueur1);
}
longueur1 = p1.calculerDistance(p2);
}
longueur2 = p2.calculerDistance(p3);
longueur3 = p3.calculerDistance(p1);
}

class Point {
/**
private double x, y;
* Calcul du perimètre de l'instance courante (this).
/**
* @return le perimetre sous la forme d'un double

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 230


* encore un constructeur en devenir // Calcule la distance entre deux points. Le premier point est
*/ // l'objet actuel (this). Le deuxième point (p) est envoyé en
public void init(double x, double y) { // paramètre.
this.x = x; double x1 = this.x;
this.y = y; double y1 = this.y;
} double x2 = p.getX();
double y2 = p.getY();
public double getX() { double xdiff = x1 - x2;
return x; double ydiff = y1 - y2;
} double somme = xdiff * xdiff + ydiff * ydiff;
double distance = Math.sqrt(somme);
public double getY() { return distance;
return y; }
} }

/**
* Calcule la distance entre this et un point p
* @param p un Point par rapport auquel on calcule la distance
* @return la distance de this à p
*/
public double calculerDistance(Point p) {

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 231


Contrôle continu 2016-2017

QUESTIONS DE COURS

1. A) la masse volumique réelle B) 𝜌 < 𝜌 < 𝜌


2. Le sable est un granulat mais tous les granulats ne sont pas le sable
3. Retrait endrogène ou d’audessication
4. Risques d’utilisation des granulats plats :Poinçonnement de la
matrice, réduction de la résistance interne, création d’une
constatation de contrainte.
5. Propriété physique : ce sont des propriétés liées à la nature du
MATERIAUX DE matériau. Exemple : le poids.
Propriété mécanique : résistance du matériau aux sollicitations

CONSTRUCTION extérieures. Exemple : la dureté.


Propriété technologique : elles sont liées aux méthodes de
fabrication ou de mise en œuvre du matériau. Il s’agit de la facilité du
matériau à se mettre en œuvre ou à se faire fabriquer. Exemple :
l’ouvrabilité.
Propriété chimique : réactivité du matériau ou encore capacité du
matériau à réagir avec les matériaux avec lesquels ils sont en contact.
Exemple : corrosion.
6. Un super plastifiant est un adjuvant mais tout adjuvant n’est pas
un super plastifiant.
7. Risques : La floculation, un fort dégagement en chaleur.
Solution : il faut utiliser les super plastifiants.
8. Risques d’utilisation d’un sable très fin pour la confection des
mortiers à grande épaisseur :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 232


 Augmentation des contractions internes 2.
 Création d’une fissuration de peau. a. Courbes d’analyse granulométrique des granulats
9. Rôle du granulat : Réduction du coût du mélange et réduction du Sable
phénomène de retrait
10. Rôle de l’eau : Module 38 37 36 34 32 30 26 22 21 20
 Permettre la maniabilité du mélange tamis
 Hydrater la poudre de ciment % refus 0 2 4 11 15 18 38 3 7 0.5
 Mouiller la surface des granulats afin que la pâte adhère partiels
11. Réaction exothermique : réaction qui produit de la chaleur.
% refus 0 2 6 17 32 50 88 91 98 98.5
Exemple : hydratation du ciment.
cumulés
12. Différence entre roche plutonique et roche volcanique : ce sont
toutes les deux des roches magmatiques sauf que les roches
volcaniques se forment en surface alors que les roches plutoniques Gravier
se cristallisent en profondeur.
13. Réaction pouzzolanique : réaction de la pouzzolane avec la Module 44 43 42 41 40 39 38 37
chaux libérée par hydratation pour obtenir des silicates de calcium tamis
hydratés. % refus 2.5 12.5 21 18 16 15.5 11 2
partiels
PROBLEME : COMPOSITION D’UN BETON BINAIRE
% refus 2.5 15 36 54 70 85.5 96.5 98.5
cumulés
On dispose d’un sable de densité sèche 2.56 et d’un gravier de densité
sèche 2.63. la teneur en eau des granulats (sable et gravier) est de
0.16%. Courbes
1. Calculer les nouvelles masses volumiques des granulats à cet
état
𝜌 = 𝜌 (1 + 𝑤)
𝟑
𝜌 = 2.56 (1 + 0.0016) = 𝟐. 𝟓𝟔 𝒌𝒈. 𝒅𝒎
𝟑
𝜌 = 2.63 (1 + 0.0016) = 𝟐. 𝟔𝟑 𝒌𝒈. 𝒅𝒎

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 233


 Le rapport

Soit 𝜎 la résistance moyenne désirée à 28 jours.


.
𝜎 = 1.15𝜎 =𝜎 𝐺 − 0.5 ⇒ = + 0.5

La valeur de G est lue dans un tableau à la page 103 de votre livre.


𝐶
= 𝟐. 𝟎𝟕
𝐸
 Dosage en ciment
A la page 111 vous vous servirez de l’annexe 8.1 en plaçant le point
de coordonnées (A, )., par rapport à l’endroit où il se situe vous vous
servirez de la règle de 3 pour comparer la distance entre le point et
une courbe et la distance entre les deux courbes.

b. Composition du béton Dans notre cas, on a :

Données de base : 1.1 𝑐𝑚 → 50 𝑘𝑔. 𝑚

 Granulats concassés et de bonne qualité 0.65 𝑐𝑚 → 𝟐𝟗. 𝟓 ≈ 𝟑𝟎

 𝐷 = 25 𝑚𝑚 le point étant situé au-dessus de la courbe de 400 𝑘𝑔. 𝑚 , on a alors :


𝟑
 𝜎 = 440 𝑏𝑎𝑟𝑠 𝐶 = 400 + 30 = 𝟒𝟑𝟎 𝒌𝒈. 𝒎

 𝜎 = 300 𝑏𝑎𝑟𝑠  Dosage en eau


𝐶
 𝐴 = 8 𝑐𝑚 𝐸= = 𝟐𝟎𝟖 𝑳
𝐶
( )
 Béton plastique 𝐸
 Vibration normale  Module de finesse

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 234


Il s’agit du module de finesse du sable. On se rend sur la courbe %sable= 44%
granulométrique du sable, on relève les refus des tamis de module 23,
 Coefficient de compacité
26, 29, 32, 35 et 38 et on les somme.
Utiliser le tableau 8.8 de la page 107.
𝑀 = 0 + 0.11 + 0.32 + 0.6 + 0.88 + 0.95 = 𝟐. 𝟖𝟔
On a : 𝜸 =0.825
 Coordonnées du point A
 Volume de ciment
Les coordonnées du point A sont 𝐷 2 ; 50 − √𝐷 + 𝐾 𝐶 430
𝑐= = = 138.71𝐿
𝐾 = 𝐾 + 𝐾 + 𝐾 (Page 106, tableau 8.7 de votre livre de 3.1 3.1
matériaux)  Volume de granulats
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑒 = 𝛾 × 1000 = 𝟖𝟐𝟓 𝑳
Dans ce cas, 𝐾 = = −3
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑡𝑠 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑒 – 𝑐 = 686.29𝐿
𝐾 = 6𝑀 − 15 = 2.16
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒔𝒂𝒃𝒍𝒆 = 0.44 × 686.29 = 𝟑𝟎𝟏. 𝟗𝟕 𝑳
La qualité du béton n’a pas été précisée donc 𝐾 = 0
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒗𝒊𝒆𝒓 = 0.56 × 686.29 = 𝟑𝟖𝟒. 𝟑𝟐 𝑳
𝐾 = −0.84
 Masse de granulats
Ainsi on a : A (12.5 ; 44.16) 𝑀 = 2.56 × 301.97 = 𝟕𝟕𝟑. 𝟎𝟒 𝑳
 Pourcentage de gravier 𝑀 = 2.63 × 384.32 = 𝟏𝟎𝟏𝟎. 𝟕𝟔 𝑳
Il faut tracer la courbe granulaire de référence OAB sur le même
graphique que les courbes granulométriques des granulats  Composition finale pour un mètre cube de béton
composants. Puis on trace une ligne entre chacun des granulats en  𝐶 = 430 𝑘𝑔
joignant les points à 95% de la courbe du premier au point à 5% de  𝐸 = 208 𝐿
celle du deuxième. Par la suite il faudra lire sur la courbe de référence  𝐺 = 1010.76 𝑘𝑔
le point de croisement avec la droite tracée puis projeter ce point sur  𝑆 = 773.04 𝑘𝑔
l’axe des ordonnées. Le pourcentage de gravier est lu au-dessus de la 𝝆𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆 = 𝟐𝟒𝟐𝟏. 𝟖 𝒌𝒈. 𝒎 𝟑
ligne de projection et le pourcentage de sable en dessous.
c. Masse volumique du béton armé
%gravier= 56%
𝑀 = 𝑀 + 𝑀 é

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 235


𝜌 𝑉 = 𝜌 𝑉 +𝜌 é 𝑉é 1- Définitions :
𝑉 𝑉é Biosphère : enveloppe dans laquelle s’est développée la vie
𝜌 = 𝜌 +𝜌 é organique
𝑉 𝑉
Roches plutoniques : roches issues de la consolidation du
𝜌 = 0.01 × 𝜌 + 0.99 × 𝜌 é magma à la surface.
𝜌 = 0.01 × 7.85 × 1000 + 0.99 × 2421.8 = 𝟐𝟒𝟕𝟔. 𝟎𝟖 𝒌𝒈. 𝒎 𝟑 Roches volcaniques : roches issues de la consolidation du
magma à l’intérieur de la lithosphère.
Leur classe : roches magmatiques
Contrôle continu 2015-2016 2- Différence entre biosphère et lithosphère :
La biosphère est l’enveloppe organique de la teere tandis que
I- Les propriétés des matériaux la lithosphère est l’enveloppe rocheuse de la terre.
1- Différence entre ductilité et fragilité : III- Les granulats
Fragile : facile à rompre 1- Quatre (04) propriétés des granulats :
Ductile : qui peut être étiré sans se rompre  Forme et état de surface
2- Quatre classes de propriétés des matériaux :  Porosité
Physiques, Chimiques, Mécanique et  Nature minéralogique
Technologique  Granulométrie
Propriétés Classe 2- Trois (03) avantages et trois (03) inconvénients des granulats
concassés et des granulats ronds lisses :
Résistance à la Mécanique Types de Avantages Inconvénients
compression granulats
Corrosion Chimique Bonne adhérence Faible compacité
Masse volumique Physique Bonne résistance Forte demande en
Concassés à la propagation eau
des fissures
3- Les différentes masses volumiques : Resistance à Faible maniabilité
Apparente, Réelle, Absolue
l’usure
Classement : 𝝆𝑨𝒃𝒔 > 𝝆𝑹é𝒆𝒍𝒍𝒆 > 𝝆𝑨𝒑𝒑
Lisses Bonne compacité Faible adhérence
II- La pierre naturelle

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 236


Faible demande Faible résistance à  Mortier de ciment de laitier et de haut fourneau : sable
en eau l’usure + ciment CHF + eau
 Mortier de ciment Portland : sable + ciment portland +
Bonne Faible résistance à
eau
maniabilité la propagation des
3- L’inconvénient à utiliser les mortiers fins à grande
fissures
épaisseur est qu’ils ont un retrait élevé et une faible
résistance à la propagation des microfissurations de peau.
3- On n’utilise pas les granulats plats dans la confection des 4- Rôle de la couche de sable mise en œuvre avant le béton du
bétons car il n’apporte pas une bonne adhérence et une bonne dallage : avoir une plateforme homogène et sable pour le
résistance. béton.
4- L’essai d’équivalent des sables sert à évaluer le degré de Sa granulométrie : sable moyennement grossier pour limiter
propretés d’un sable. les propagations de fissure.
5- Interstices granulaires : vides à l’intérieur des granulats. VI- Les Bétons
IV- Les liants 1- Les principales propriétés du béton : ouvrabilité ou
1- Deux modes de distinction des liants : maniabilité, résistance mécanique, retrait, durabilité.
Hydraulique ou aériens 2- Définitions :
Naturels ou artificiels
Béton ordinaire : béton dont la composition est simple et les
2- Classe vraie du ciment : résistance à 28 jours sur mortier
méthodes de composition sont bien connues.
normal.
3- Temps de prise : temps mis par le ciment pour perdre a Béton à haute performance : béton de résistance
plasticité. caractéristique à 28 jours supérieure à 60MPa.
4- Le temps de prise est mesuré par l’appareil de VICAT. Béton à très haute performance : béton de résistance
V- Les mortiers
caractéristique à 28 jours supérieure à 100MPa.
1- Définitions :
Mortier : mélange de sable, de liants hydrauliques, d’eau dans Retrait endogène : c’est la perte de volume du béton ou
des proportions bien définies pour former une pâte plastique. mortier causée du phénomène d’hydratation.
Gobetis : mortier à sables fins. Auréole de transition : partie de la pâte de ciment au
2- Différentes utilisations du mortier : voisinage du granulat.
 Mortier de chaux hydraulique : sable + chaux
hydraulique + eau 3- Le rôle de :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 237


 L’eau : Examen 2015-2016
 Mouiller la surface du granulat
 Faciliter la maniabilité du mélange
 Hydrater le ciment QUESTIONS A CHOIX MULTIPLES
 Des granulats :
 Donner au béton sa résistance pour le cas des a. La conductibilité thermique est une propriété physique
graviers,
 Combler les vides entre les gros granulats b. La masse volumique les plus élevée est la masse volumique
pour le cas du sable. absolue
 Ciment : sert de liant c. La corrosion est une propriété chimique
4- Donnons le dosage en ciment et en eau pour un béton de
d. Non
résistance souhaitée 25MPa, de coefficient granulaire 0,5, de
classe vraie du ciment 325 bars et d’affaissement au cône e. Le basalte est une roche magmatique
d’Abrams A=9cm : f. Les granulats plats poinçonnent la matrice
𝑪
𝝈𝟐𝟖 = 𝑮𝝈𝑪 − 𝟎, 𝟓 = 𝟏, 𝟏𝟓𝝈𝒎 g. Oui
𝑬
𝑪 𝝈𝒎 h. Oui
= 𝟏, 𝟏𝟓 ∗ + 𝟎, 𝟓
𝑬 𝑮𝝈𝑪
i. Le risque de dosage élevé en ciment dans un béton est la
Avec
floculation
𝝈𝒎 = 𝟐𝟓𝑴𝒑𝒂 = 𝟐𝟓𝟎𝒃𝒂𝒓𝒔
𝑮 = 𝟎, 𝟓 j. L’élément influant sur la masse volumique des métaux ferreux
𝝈𝑪 = 𝟑𝟐𝟓𝒃𝒂𝒓𝒔 est le Carbone
D’où k. Le meilleur séchage des parpaings se fait à l’abris du soleil
𝑪
= 𝟐, 𝟐𝟕 l. Les ultrafines pouzzolaniques jouent deux rôles
𝑬
Avec A=9cm, en utilisant l’abaque de l page 111, on en
déduit PROBLEME
𝑪 = 𝟒𝟎𝟎 + 𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒆 𝒅𝒐𝒏𝒄 𝑪 = 𝟒𝟎𝟎𝒌𝒈/𝒎𝟑 𝒆𝒕 𝑬
= 𝟐𝟐𝟎𝒌𝒈/𝒎𝟑

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 238


On dispose d’un sable de densité sèche 2.56 et d’un gravier de densité % refus 2.5 15 36 54 70 85.5 96.5 98.5
sèche 2.63. le sable est sec, alors que le gravier est saturé. cumulés
A. Calculer les nouvelles masses volumiques du
gravier à cet état
D. Composition du béton
𝜌 =𝜌 (1 + 𝑤)
Données de base :
𝟑
𝜌 = 2.63 (1 + 0.0016) = 𝟐. 𝟔𝟑 𝒌𝒈. 𝒅𝒎
 Granulats roulés et de bonne qualité
 𝐷 = 25 𝑚𝑚
B.
 𝜎 = 440 𝑏𝑎𝑟𝑠
C. Courbes d’analyse granulométrique
 𝜎 = 300 𝑏𝑎𝑟𝑠
Sable
 𝐴 = 8 𝑐𝑚
Modules 38 37 36 34 32 30 26 22 21 20
tamis  Béton plastique

% refus 3 2 4 11 15 18 37 3 5 0.5  Béton pompable


partiel  Vibration normale
% refus 3 5 9 20 35 53 90 93 98 98.5 1. Le rapport
cumulés
.
𝜎 = 1.15𝜎 =𝜎 𝐺 − 0.5 ⇒ = + 0.5
Gravier 𝐶
= 2.07
Modules 44 43 42 41 40 39 38 37 𝐸
tamis 2. Dosage en ciment
% refus 2.5 12.5 21 18 16 15.5 11 2 Dans notre cas, on a :
partiel
1.1 𝑐𝑚 → 50 𝑘𝑔. 𝑚
0.65 𝑐𝑚 → 𝟐𝟗. 𝟓 ≈ 𝟑𝟎

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 239


le point étant situé au-dessus de la courbe de 400 𝑘𝑔. 𝑚 , on a alors : 𝐶 430
𝑐= = = 𝟏𝟑𝟖. 𝟕𝟏𝑳
3. Dosage en eau corrigé 3.1 3.1

𝐶 9. Volume de granulats
𝐸= = 𝟐𝟎𝟖 𝑳 Volume solide = 𝛾 × 1000 = 𝟖𝟐𝟓L
𝐶
( )
𝐸 Volume granulats = volume solide – c =688.29 L
La correction ne peut pas encore être faite.
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒔𝒂𝒃𝒍𝒆 = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒏𝒖𝒍𝒂𝒕𝒔 × 𝟎. 𝟔 = 𝟒𝟏𝟏. 𝟕𝟕 𝑳
4. Le module de finesse
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒗𝒊𝒆𝒓 = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒏𝒖𝒍𝒂𝒕𝒔 × 𝟎. 𝟒 = 𝟐𝟕𝟒. 𝟓 𝑳
𝑀 = 0.97 + 0.9 + 0.63 + 0.35 + 0.14 + 0.03 = 𝟑. 𝟎𝟐
10. Masse de granulats
5. Coordonnées du point A 𝑀 = 2.56 × 274.5 = 𝟕𝟎𝟐. 𝟕𝟐 𝒌𝒈
Les coordonnées du point A sont 𝐷 2 ; 50 − √𝐷 + 𝐾
𝑀 = 2.66 × 411.77 = 𝟏𝟎𝟗𝟓. 𝟑𝟏 𝒌𝒈
𝐾 =𝐾 +𝐾 +𝐾
11. Ajustement du dosage en eau
Dans ce cas, 𝐾 = = −3 Δ = 411.77 × 2.63 × 0.001 = 1.08 𝐿

𝐸 = 208 − 1.08 = 𝟐𝟎𝟔. 𝟗𝟐𝑳


𝐾 = 6𝑀 − 15 = 3.12
12. Composition finale pour 1 mètre cube de béton
Le béton est pompable, on prend 𝐾 = 6
𝐶 = 430 𝑘𝑔
Ainsi on a : A (12.5 ; 51.12)
𝐸 = 206.92 𝐿
6. Pourcentage de gravier
𝐺 = 1095.31 𝑘𝑔
%gravier= 60%
𝑆 = 702.72 𝑘𝑔
%sable= 40%
𝟑
7. Coefficient de compacité 𝝆𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆 = 𝟐𝟒𝟑𝟓 𝒌𝒈. 𝒎
Utiliser le tableau 8.8 de la page 107.
On a : 𝜸 =0,825 E. Masse d’ajustement du gravier et du sable
𝝆𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆 = 𝟐𝟒𝟑𝟓 𝒌𝒈. 𝒎 𝟑
8. Volume de ciment

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 240


𝝆𝒑𝒓𝒂𝒕𝒊𝒒𝒖𝒆 = 𝟐𝟓𝟓𝟎 𝒌𝒈. 𝒎 𝟑 𝑉 𝑉é
𝜌 = 𝜌 +𝜌 é
𝟑 𝑉 𝑉
𝝆𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆 − 𝝆𝒑𝒓𝒂𝒕𝒊𝒒𝒖𝒆 = −𝟏𝟏𝟓 𝒌𝒈. 𝒎
𝜌 = 0.01 × 𝜌 + 0.99 × 𝜌 é
L’ajustement correspond ici à un ajout.
𝟑
𝜌 = 0.01 × 7.85 × 1000 + 0.99 × 2435 = 𝟐𝟓𝟏𝟒. 𝟒𝟗 𝒌𝒈. 𝒎
𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑒𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑒𝑟 = 115 × 0.6 = 69

Examen 2006-2007
𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑒𝑛 𝑠𝑎𝑏𝑙𝑒 = 115 × 0.4 = 46
Les nouvelles masses sont :
QUESTIONS DE COURS
𝑀 = 702.72 + 46 = 𝟕𝟒𝟖. 𝟕𝟐 𝒌𝒈
𝑀 = 1095.31 + 69 = 𝟏𝟏𝟔𝟒. 𝟑𝟏 𝒌𝒈 1. Il s’agit de la masse volumique réelle
F. Béton armé 2. La silice réagit avec la chaux libérée par hydratation pour
 Il faut utiliser un camion muni d’un tambour mélangeur appelé former les silicates de calcium hydratés
toupie
3. Rôle de l’eau :
 Parce que la distance entre la centrale à béton et le chantier est
 Permettre la maniabilité du mélange
longue et le transport sur une longue distance implique un
 Hydrater la poudre de ciment
risque de ségrégation par conséquent a besoin d’un véhicule
 Mouiller la surface des granulats afin que la pâte
muni de tambours mélangeurs.
adhère
 La durée totale est de deux heures. 4. Différence entre dalle et dallage :
 Ce temps est suffisant Le dallage est en contact avec le sol et peut être armé ou non alors
 Car le temps de prise du ciment utilisé est trois heures. que la dalle est suspendue et absolument armée.
5. Minerai : élément ou composé naturel inorganique contenant
 Masse volumique du béton armé :
des substances qu’on peut extraire.
𝑀 = 𝑀 + 𝑀 é
Minéral : élément ou composé naturel inorganique dont l’origine
𝜌 𝑉 = 𝜌 𝑉 +𝜌 é 𝑉é n’est ni végétale ni animale.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 241


Ductilité : faculté que possède un matériau de se déformer de manière  Emaillage
plastique avant de se rompre ou de pouvoir être allongé sans toutefois  Les aciers
rompre.  Propriétés technologiques : la malléabilité,
Fragilité : capacité d’un matériau à être vulnérable à la propagation maniabilité, ductilité
des fissures ou propriété d’un matériau à se rompre sans  Mesures appropriées pour leur protection :
préalablement se déformer. idem
8. Les métaux non ferreux ne se corrodent pas en atmosphère
Critère : procédé de distinction (des matériaux par exemple) normale parce qu’ils ne contiennent pas d’oxyde de fer.
permettant la caractérisation et la classification d’une notion
relativement à une propriété. Exemple : essai de compression. Corrosion : oxydation des métaux ferreux due à la présence de
l’oxyde de fer.
Performance : résultat issu d’un essai par rapport à un critère.
Exemple : résistance à la compression. 9. Les métaux ferreux contiennent de l’oxyde de fer alors que les
métaux ferreux n’en contiennent pas.
6. Justification : Le terme ferreux est utilisé pour caractériser
la présence de l’oxyde de fer dans un type de métal ou encore
PROBLEME : COMPOSITION D’UN BETON BINAIRE
caractériser le fait qu’il dérive du minerai de fer.
But du traitement : le but du traitement est de réduire l’oxyde de fer
autrement dit enlever l’oxygène du minerai. On dispose d’un sable de densité sèche 2.56 et d’un gravier de densité
sèche 2.63. La teneur en eau des granulats (sable et gravier) est de
7. Deux métaux ferreux : les fers et les aciers 0.5%.
 Les fers 1. Calculer les nouvelles masses volumiques des granulats à
 Propriétés technologiques : la malléabilité à cet état :
chaud, facile à souder, ductilité
𝜌 =𝜌 (1 + 𝑤)
 Mesures appropriées pour leur protection :
 Les peintures 𝜌 = 2.56 (1 + 0.005) = 𝟐. 𝟓𝟕 𝒌𝒈. 𝒅𝒎 𝟑

 Recouvrement par un autre métal 𝜌 = 2.63 (1 + 0.005) = 𝟐. 𝟔𝟒 𝒌𝒈. 𝒅𝒎 𝟑


 Galvanisation
 Etamage 2. COMPOSITION
 Nickelage, chromage, cuivrage, etc. a. Courbes d’analyse granulométrique des granulats

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 242


Sable  𝜎 = 300 𝑏𝑎𝑟𝑠
Module 38 37 36 34 32 30 26 22 21 20  𝐴 = 6 𝑐𝑚
tamis
 Vibration normale
% refus 0 2 4 10 15 17 41 3 6 0.5
partiels
% refus 0 2 6 16 31 48 89 91 97 97.5  Le rapport
cumulés .
𝜎 = 1.15𝜎 =𝜎 𝐺 − 0.5 ⇒ = + 0.5

𝐶
Gravier = 𝟐. 𝟎𝟕
𝐸
Module 44 43 42 41 40 39 38 37
 Dosage en ciment
tamis
Dans notre cas, on a :
% refus 2 13 20 17 15 14 10 5.5
partiels 1.1 𝑐𝑚 → 50 𝑘𝑔. 𝑚

% refus 2 15 35 52 67 81 91 96.5 0.3 × 50


0.65 𝑐𝑚 → ≈ 𝟏𝟓
cumulés 1
le point étant situé au-dessus de la courbe de 400 𝑘𝑔. 𝑚 , on a alors :
𝟑
Courbes 𝐶 = 400 + 15 = 𝟒𝟏𝟓 𝒌𝒈. 𝒎

b. Composition du béton  Dosage en eau

Données de base : 𝐶
𝐸= = 𝟐𝟎𝟎. 𝟒𝟖 𝑳
𝐶
 Granulats roulés et de bonne qualité ( )
𝐸
 𝐷 = 25 𝑚𝑚
 Surfaces sèches  Module de finesse
 𝜎 = 440 𝑏𝑎𝑟𝑠 𝑀 = 0.95 + 0.88 + 0.58 + 0.30 + 0.09 + 0 = 𝟐. 𝟖

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 243


𝑀 = 2.57 × 233.28 = 599.53 𝑘𝑔
 Coordonnées du point A 𝑀 = 2.64 × 452.85 = 1195.52 𝑘𝑔
Les coordonnées du point A sont 𝐷 2 ; 50 − √𝐷 + 𝐾  Composition finale
𝐾 =𝐾 +𝐾 +𝐾 𝜌 é = 415 + 200.48 + 1195.52 + 599.53
= 𝟐𝟒𝟏𝟎. 𝟓𝟑 𝒌𝒈. 𝒎 𝟑
Vibration normale et granulats roulés ⟹ 𝐾 = = −3 c. Ajustement de la composition du béton
𝐾 = 1.5 La masse volumique pratique du béton au laboratoire est de
2550Kg/m3.
La qualité du béton n’a pas été précisée donc 𝐾 = 0
𝟑
𝝆𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆 = 𝟐𝟒𝟏𝟎. 𝟓𝟑 𝒌𝒈. 𝒎
Ainsi on a : A (12.5 ;43.8)
𝟑
𝝆𝒑𝒓𝒂𝒕𝒊𝒒𝒖𝒆 = 𝟐𝟓𝟎𝟎 𝒌𝒈. 𝒎
 Pourcentage de gravier
𝟑
%gravier= 66% 𝝆𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆 − 𝝆𝒑𝒓𝒂𝒕𝒊𝒒𝒖𝒆 = −𝟖𝟗. 𝟒𝟕 𝒌𝒈. 𝒎
%sable= 34% L’ajustement correspond ici à un ajout.

 Coefficient de compacité Les nouvelles masses sont :


On a : 𝜸 = 0.82 𝑀 = 89.47 × 0.34 + 599.53 = 𝟔𝟐𝟗. 𝟗𝟓 𝒌𝒈
 Volume de ciment 𝑀 = 89.47 × 0.66 + 1195.52 = 𝟏𝟐𝟓𝟒. 𝟓𝟕 𝒌𝒈
𝐶 415 d. Nouvelle masse volumique du béton armé
𝑐= = = 133.87𝐿
3.1 3.1
𝑀 = 𝑀 + 𝑀 é
 Volume de granulats
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑒 = 𝛾 × 1000 = 820 𝐿 𝜌 𝑉 = 𝜌 𝑉 +𝜌 é 𝑉é
𝑉 𝑉é
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑡𝑠 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑒 – 𝑐 = 686.13 𝐿 𝜌 = 𝜌 +𝜌 é
𝑉 𝑉
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒗𝒊𝒆𝒓 = 𝟎. 𝟔𝟔 × 𝟔𝟖𝟔. 𝟏𝟑 = 𝟒𝟓𝟐. 𝟖𝟓 𝑳 𝜌 = 0.01 × 𝜌 + 0.99 × 𝜌 é
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒔𝒂𝒃𝒍𝒆 = 𝟎. 𝟑𝟒 × 𝟔𝟖𝟔. 𝟏𝟑 = 𝟐𝟑𝟑. 𝟐𝟖 𝑳 𝜌 = 0.01 × 7.85 × 1000 + 0.99 × 2410.53
 Masse de granulats = 𝟐𝟒𝟔𝟒. 𝟗𝟑 𝒌𝒈. 𝒎 𝟑

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 244


Correction cc 2018-2019

Exercice 1 :
Un milieu continu déformable est soumis à un champ de déplacement
bidimensionnel donné, dans un repère (𝒐, 𝒙𝟏 , 𝒙𝟐 ), par ses deux
𝒖𝟏 = 𝒙𝟐𝟏 (𝟏 − 𝒙𝟐𝟐 )
composantes : 𝑼⃗ = 𝟏𝟎 𝟑
𝒆𝒏 (𝒎)
𝒖𝟐 = 𝒙𝟐𝟐 (𝟏 − 𝒙𝟐𝟏 )

Comme 𝑈⃗ ≈ 10 alors nous sommes dans l' HPP.


1. Déterminons le tenseur des déformations et le tenseur des
rotations qui dérivent de U :
𝟐 𝟐
𝟐𝒙𝟏 (𝟏 − 𝒙𝟐 ) −𝟐𝒙𝟐 𝒙𝟏
 𝐻 = 𝑔𝑟𝑎𝑑 𝑼⃗ = 𝟏𝟎−𝟑 𝟐 𝟐
−𝟐𝒙𝟏 𝒙𝟐 𝟐𝒙𝟐 (𝟏 − 𝒙𝟏 )

 𝜀̿ = 𝐻 = 𝐻 + 𝐻 =
MECANIQUE DES MILIEUX 𝟏𝟎
−𝟑
𝟐𝒙𝟏 (𝟏 − 𝒙𝟐 )
𝟐
−𝒙𝟏 𝒙𝟐 (𝒙𝟏 + 𝒙𝟐 )
−𝒙𝟏 𝒙𝟐 (𝒙𝟏 + 𝒙𝟐 ) 𝟐𝒙𝟐 (𝟏 − 𝒙𝟏 )
𝟐

CONTINUS  𝜔=𝐻 = 𝐻−𝐻 =


−𝟑
𝟎 𝒙𝟏 𝒙𝟐 ( 𝒙𝟐 − 𝒙 𝟏 )
𝟏𝟎
−𝒙𝟏 𝒙𝟐 (𝒙𝟐 − 𝒙𝟏 ) 𝟎
2. -Déplacement du point P de coordonnées P(1,2) :
On a 𝑥 = 1 𝑒𝑡 𝑥 = 2 d’où 𝑼⃗(𝑷) = 𝟏𝟎 𝟑 𝒖𝒖𝟏 =
=𝟎
𝟑
𝒆𝒏 (𝒎)
𝟐
-Donnons ses nouvelles coordonnées :
𝑥 −𝑥 𝑥 = 0,997
𝑃𝑃′⃗ = ( ) = 𝑈⃗(𝑃) D’où 𝑃
𝑦 −𝑦 𝑦 =2
3. Calculons les extensions principales et le glissement maximal
en P :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 245


 Extensions principales en P 𝑄
−1 𝟎 𝟐 𝟎 𝟎 Déformation
−1 𝟐 𝟎 𝟎 𝟎
−𝟔 −𝟔 sans rotation
𝜀̿(𝑃) = 𝟏𝟎−𝟑
−𝟔 𝟎
𝟑
𝜹𝟏 = 𝜺𝟏𝟏 = −𝟔. 𝟏𝟎 𝒆𝒕 𝜹𝟐 = 𝜺𝟐𝟐 = 𝟎
5. Déterminons les points qui ne subissent pas de changement
 Le glissement maximal en P
de volume :
𝜸𝟏𝟐 = 𝟐𝜺𝟏𝟐 = −𝟎, 𝟎𝟏𝟐 𝒓𝒂𝒅
Ces points 𝑀(𝑥 , 𝑥 ) sont tels que 𝒕𝒓𝜺(𝑴) = 𝟎
4. -Déterminons les points qui ne subissent pas de déplacement :
𝑐 𝑒𝑠 − à − 𝑑𝑖𝑟𝑒
Soient 𝑀(𝑥 , 𝑥 ) un point qui ne subit pas de déplacement si
et seulement si 10 2𝑥 (1 − 𝑥 ) + 2𝑥 (1 − 𝑥 ) = 0
𝒖 = 𝒙𝟐𝟏 (𝟏 − 𝒙𝟐𝟐 ) = 𝟎 ↔ (−2𝑥 )𝑥 + 2(1 − 𝑥 )𝑥 + 2𝑥 = 0
𝑈⃗(𝑀) = 0 ↔ 𝟏 En fixant l’une des coordonnées, on en déduit de cette
𝒖𝟐 = 𝒙𝟐𝟐 (𝟏 − 𝒙𝟐𝟏 ) = 𝟎
En résolvant ce système, on trouve les cinq points équation de second degré
0 1 1 −1 −1  Pour 𝒙𝟏 = 𝟎, 𝒙𝟐 = 𝟎
𝑂 ,𝑀 ,𝑁 ,𝑃 𝑒𝑡 𝑄
0 1 −1 1 −1  Pour 𝒙𝟏 ≠ 𝟎 𝒙𝟏 𝒙𝟐 = −𝟏 𝒐𝒖 𝒙𝟏 = 𝒙𝟐
Description de l’état des déformations et de l’état des rotations Ainsi ces points sont les points appartenant à
en ces points (donner les tenseurs et l’interprétation) : l’hyperbole (𝑯): 𝒙𝟏 𝒙𝟐 = −𝟏 et la première
bissectrice (∆): 𝒙𝟏 = 𝒙𝟐
Points Tenseur de Tenseur de Interprétations
Exercice 2
déformation 𝜀̿ rotation 𝜔
(𝟏𝟎 𝟑 ) (𝟏𝟎 𝟑) 1. What is particular on the continuum mechanics compared to
other modern mechanics such as the point mechanics or the
𝑂
0 𝟎 𝟎 𝟎 𝟎 Ni déformation
0 𝟎 𝟎 𝟎 𝟎 non-deformable solid mechanics
ni rotation
La particularité de la Mécanique des Milieux Continus est que
𝑀
1 𝟎 −𝟐 𝟎 𝟎 Déformation celle-ci envisage la déformation du domaine ou du milieu que
1 −𝟐 𝟎 𝟎 𝟎
sans rotation l’on étudie.
1 𝟎 𝟎 𝟎 −𝟐 Rotation sans 2. Let us present and justify some practical applications of the
𝑁 𝟎 𝟎 𝟐 𝟎 continuum mechanics for an engineer:
−1 déformation
 Dans la construction des structures du génie civil,
𝑃
−1 𝟎 𝟎 𝟎 𝟐 Rotation sans lorsque l’on veut déterminer les déformations des
1 𝟎 𝟎 −𝟐 𝟎
déformation poutres afin de les minimiser.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 246


 En géophysique, lorsqu’on veut étudier les tassements rattachée à une particule en suivant cette particule au cours de
des sols. son mouvement.
 En mécanique des fluides pour l’étude de Mouvement de révolution : c’est un mouvement plan étudié
l’écoulement d’un fluide dans un repère cylindrique (𝑟, 𝜃, 𝑧). Dans le plan (𝑟, 𝑧), on a :
 Dans les procédés industriels pour étudier et limiter 𝑉 =0
les déformations des éléments d’une chaîne 𝜕𝑉
=0
industrielle lors des chocs. 𝜕𝜃
𝑫 𝝏𝒃
3. Let us show that during a rigidifying movement, the 5. Let us show that ∫𝑫 𝒃𝒅𝒗 = ∫𝑫 ( + 𝒅𝒊𝒗(𝒃𝑽⃗))𝒅𝒗
𝑫𝒕 𝒕 𝒕 𝝏𝒕
deformations are null: 𝑫 𝑫 𝑫𝒃 𝑫𝒅𝒗
Autrement dit, montrer que pour un mouvement rigidifiant, 𝒃𝒅𝒗 = (𝒃𝒅𝒗) = ( 𝒅𝒗 + 𝒃 )
𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝑫𝒕
𝜀̿ = 0. 𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝑫𝒕
Pour un mouvement rigidifiant, la transformée est donnée par 𝑫𝒅𝒗 𝑫𝒃 𝝏𝒃
𝑥⃗(𝑀 , 𝑡) = 𝑅 (𝑀 , 𝑡)𝑋⃗ + 𝑘⃗ (𝑡), où 𝑅 est un tenseur orthogonal = 𝒅𝒊𝒗 𝑽⃗ 𝒅𝒗 𝒆𝒕 = + 𝒈𝒓𝒂𝒅⃗(𝒃). 𝑽⃗
𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝝏𝒕
c’est-à-dire que 𝑅 = 𝑅 𝑫 𝝏𝒃
D’où ∫ 𝒃𝒅𝒗 = ∫𝑫 + 𝒈𝒓𝒂𝒅⃗(𝒃). 𝑽⃗ 𝒅𝒗 + 𝒃. 𝒅𝒊𝒗 𝑽⃗ 𝒅𝒗
On en déduit que 𝐹 = 𝑅 et donc 𝐹 = 𝐹 , ainsi, 𝐶̿ = 𝐼 ̿ ; or 𝐸 = 𝑫𝒕 𝑫 𝒕 𝒕 𝝏𝒕

𝐶̿ − 𝐼 ̿ = 0 𝝏𝒃
= + 𝒈𝒓𝒂𝒅⃗(𝒃). 𝑽⃗ + 𝒃. 𝒅𝒊𝒗 𝑽⃗ 𝒅𝒗
Il n’y’a donc pas de déformation pour un mouvement 𝝏𝒕
𝑫𝒕
rigidifiant.
4. Definitions: current line, emission line, particulate Or 𝒅𝒊𝒗 𝒃𝑽⃗ = 𝒈𝒓𝒂𝒅⃗(𝒃). 𝑽⃗ + 𝒃. 𝒅𝒊𝒗 𝑽⃗
derivative, revolution motion.
𝑫 𝝏𝒃
Ligne de courant : la ligne de courant à un instant t fixé est On en déduit donc ∫ 𝒃𝒅𝒗 = ∫𝑫 + 𝒅𝒊𝒗 𝒃𝑽⃗ 𝒅𝒗
𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝒕 𝝏𝒕
une courbe qui admet en chacun de ses points M une tangente cqfd
parallèle au vecteur vitesse en ce point à l’instant t.
Ligne d’émission : la ligne d’émission d’un point M à un Problème
instant t est le lieu géométrique des positions des particules qui On considère une transformation, définie dans la base orthonormée
sont passées en M à des instants antérieurs à t. 𝑩 = (𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗) par le système d’équations suivant :
Dérivée particulaire : outil mathématique propre à la MMC
qui consiste à dériver par rapport au temps une grandeur

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 247


𝒙𝟏 = 𝑿𝟏 + 𝟐𝜹𝑿𝟐 𝑪𝟏𝟐 𝟐𝜹
𝒙𝟐 = 𝑿𝟐 où 𝜹 est un scalaire strictement positif. Toutes les sin 𝛾(𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗) = =
𝑪𝟏𝟏 𝑪𝟐𝟐 𝟏 + 𝟒𝜹𝟐
𝒙𝟑 = 𝑿𝟑 𝟏 𝟐𝜹
D’où 𝛾(𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗) = 𝒔𝒊𝒏
matrices sont exprimées dans la base B. 𝟏 𝟒𝜹𝟐
3. a) déterminons la matrice 𝑬 du tenseur de déformation de
1. a) déterminons la matrice 𝑭 du tenseur gradient de la Green-Lagrange :
transformation : 1
𝑭 = 𝑮𝒓𝒂𝒅𝒙⃗ 𝑬 = (𝑪 − 𝑰)
2
𝟏 𝟐𝜹 𝟎 𝟎 𝜹 𝟎
𝑭= 𝟎 𝟏 𝟎 𝑬 = 𝜹 𝟐𝜹 𝟎 𝟐

𝟎 𝟎 𝟏 𝟎 𝟎 𝟎
b) La transformation est-elle homogène ? b) calculons les allongements unitaires dans les directions de
𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗.
Etant donné que le tenseur 𝐹 ne dépend pas de X, et donc ne
dépend pas de la position initiale. 𝒑𝒐𝒖𝒓 𝒊 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, 𝜹𝒊 = 𝟏 + 𝟐𝑬𝒊𝒊 − 𝟏
𝜹𝟏 = 𝟎, 𝜹𝟐 = 𝟏 + 𝟒𝜹𝟐 − 𝟏, 𝜹𝟑 = 𝟎
c) Déterminons les transportés 𝒇𝟏⃗, 𝒇𝟐⃗, 𝒇𝟑⃗ des vecteurs
4. Déterminons les matrices 𝑯, 𝜺, 𝝎 du tenseur gradient du
𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗ ∶
déplacement et de ses parties symétrique et antisymétrique.
𝒇⃗ = 𝐹 𝒆⃗
 𝑯=𝑭−𝑰
𝑑 𝑜ù 𝒇𝟏⃗ = 𝒆𝟏⃗, 𝒇𝟐⃗ = 𝟐𝜹𝒆𝟏⃗ + 𝒆𝟐⃗, 𝒇𝟑⃗ = 𝒆𝟑⃗ 𝟎 𝟐𝜹 𝟎
2. a) déterminons la matrice 𝑪 du tenseur de dilatation de 𝑯= 𝟎 𝟎 𝟎
Cauchy-Green : 𝟎 𝟎 𝟎
𝟏
𝑪 = 𝑭𝑻 𝑭  𝜺 = 𝑯 = (𝑯 + 𝑯 )
𝒔 𝑻
𝟐
𝟏 𝟐𝜹 𝟎 𝟎 𝜹 𝟎
𝑪 = 𝟐𝜹 𝟏 + 𝟒𝜹𝟐 𝟎 𝜺= 𝜹 𝟎 𝟎
𝟎 𝟎 𝟏 𝟎 𝟎 𝟎
b) calculons les dilatations dans les directions de 𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗ : 𝟏
 𝝎 = 𝑯 = (𝑯 − 𝑯 )
𝒂 𝑻
𝟐
𝜆(𝒆⃗) = 𝜆 = 𝑪𝒊𝒊
𝟎 𝜹 𝟎
𝝀𝟏 = 𝟏, 𝝀𝟐 = 𝟏 + 𝟒𝜹𝟐 , 𝝀𝟑 = 𝟏 𝝎 = −𝜹 𝟎 𝟎
c) calculons le glissement de deux directions orthogonales 𝟎 𝟎 𝟎
définies par 𝒆𝟏⃗ 𝑒𝑡 𝒆𝟐⃗ :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 248


5. a) calculons les déformations principales et les dilatations 𝑩𝟐 = 𝒆𝟏⃗ + 𝜹 − 𝟏 + 𝜹𝟐 𝒆𝟐⃗
principales.
 Déformations principales 𝑬𝒊 (i=1,2,3) : 𝑩𝟑⃗ = 𝒆𝟑⃗
𝐏𝐨𝐮𝐫 𝐢 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, Det 𝑬 − 𝑬𝒊 𝑰 = 𝟎 c) calculons les transportées 𝒃⃗ des vecteurs 𝑩⃗ :
−𝐸 𝛿 0 𝒑𝒐𝒖𝒓 𝒊 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, 𝒃⃗ = 𝑭𝑩⃗
↔ 𝛿 2𝛿 − 𝐸 0 = 0 1 2𝛿 0
0 0 𝐸 𝑜𝑟 𝐹 = 0 1 0
0 0 1
𝑜𝑛 𝑒𝑛 𝑑é𝑑𝑢𝑖𝑡 𝑬𝟏 = 𝜹 𝜹 + 𝟏 + 𝜹𝟐 , 𝑬𝟐 𝑑 𝑜ù
= 𝜹 𝜹 − 𝟏 + 𝜹𝟐 , 𝑬 𝟑 = 𝟎 𝒃𝟏⃗ = 𝟏 + 𝟐𝜹 𝜹 + 𝟏 + 𝜹𝟐 𝒆𝟏⃗ + 𝜹 + 𝟏 + 𝜹𝟐 𝒆𝟐⃗
 Dilatations principales 𝝀𝒊 (𝒊 = 𝟏, 𝟐, 𝟑) :
𝒃𝟐⃗ = 𝟏 + 𝟐𝜹 𝜹 − 𝟏 + 𝜹𝟐 𝒆𝟏⃗ + 𝜹 − 𝟏 + 𝜹𝟐 𝒆𝟐⃗
𝝀𝒊 = 𝟏 + 𝟐𝑬𝒊
𝒃𝟑⃗ = 𝒆𝟑⃗
en remarquant que 𝛿 + √1 + 𝛿 = 1 + 2𝛿 +
d) Donnons les composantes des vecteurs 𝒇⃗, 𝑩⃗, 𝒃⃗ dans la
2𝛿√1 + 𝛿 , on déduit :
base B lorsque 𝜹 = 𝟎, 𝟐𝟓 et les dilatations principales :
𝝀𝟏 = 𝜹 + 𝟏 + 𝜹𝟐 , 𝝀𝟐 = 𝟏 + 𝜹𝟐 − 𝜹, 𝝀𝟑 = 𝟎 Pour 𝜹 = 𝟎, 𝟐𝟓 :
b) déterminons les vecteurs unitaires 𝑩⃗ définissant les  𝒇𝟏⃗ = 𝒆𝟏⃗; 𝒇𝟐⃗ = 𝟎, 𝟓𝒆𝟏⃗ + 𝒆𝟐⃗; 𝒇𝟑⃗ = 𝒆𝟑⃗
directions principales de la déformation :  𝑩𝟏⃗ = 𝒆𝟏⃗ + 𝟏, 𝟐𝟖𝒆𝟐⃗; 𝑩𝟐 = 𝒆𝟏⃗ − 𝟎, 𝟕𝟖𝒆𝟐⃗; 𝑩𝟑⃗ = 𝒆𝟑⃗
𝐏𝐨𝐮𝐫 𝐢 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, 𝑬𝑩⃗ = 𝑬𝒊 𝑩⃗  𝒃𝟏⃗ = 𝟏, 𝟔𝟒𝒆𝟏⃗ + 𝟏, 𝟐𝟖𝒆𝟐⃗ ; 𝒃𝟐⃗ = 𝟎, 𝟔𝟏𝒆𝟏⃗ −
𝐵
⃗ 𝟎, 𝟕𝟖𝒆𝟐⃗; 𝒃𝟑⃗ = 𝒆𝟑⃗
en posant 𝐵 = 𝐵
𝐵  𝝀𝟏 = 𝟏, 𝟐𝟖; 𝝀𝟐 = 𝟎, 𝟕𝟖; 𝝀𝟑 = 𝟎
on obtient le système d équation ci − après: e) On se place dans le cas des petites perturbations (HPP)
𝑬𝒊 𝑩𝒊𝟏 − 𝜹𝑩𝒊𝟐 = 𝟎 avec 𝜹 ≪ 𝟏.
𝐏𝐨𝐮𝐫 𝐢 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, 𝜹𝑩𝒊𝟏 + (𝟐𝜹𝟐 − 𝑬𝒊 )𝑩𝒊𝟐 = 𝟎 b) Vérifions que le tenseur 𝜀̿ constitue une approximation de
𝑬𝒊 𝑩𝒊𝟑 = 𝟎 𝑬.
𝟎 𝜹 𝟎
En résolvant pour i=1,2,3, on obtient
𝒐𝒏 𝒂 𝑬 = 𝜹 𝟐𝜹𝟐 𝟎
𝑩𝟏⃗ = 𝒆𝟏⃗ + 𝜹 + 𝟏 + 𝜹𝟐 𝒆𝟐⃗ 𝟎 𝟎 𝟎

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 249


Or, pour 𝜹 ≪ 𝟏, le terme 𝛿 devient négligeable et donc  Dans la construction des structures du génie civil,
𝟎 𝜹 𝟎 lorsque l’on veut déterminer les déformations des
𝑬≈ 𝜹 𝟎 𝟎 ≈𝜺 poutres afin de les minimiser.
𝟎 𝟎 𝟎  En géophysique, lorsqu’on veut étudier les
c) Déterminons dans le cadre de cette hypothèse, les tassements des sols.
déformations principales et les directions principales de
 En mécanique des fluides pour l’étude de
la déformation :
l’écoulement d’un fluide
 Les déformations principales : on avait 𝑬𝟏 =
 Dans les procédés industriels pour étudier et limiter
𝜹 𝜹 + √𝟏 + 𝜹𝟐 , 𝑬𝟐 = 𝜹 𝜹 − √𝟏 + 𝜹𝟐 , 𝑬𝟑 = les déformations des éléments d’une chaîne
𝟎 ; sous l’HPP, avec 𝜹 ≪ 𝟏, donc 𝜹𝟐 industrielle lors des chocs.
négligeable. 2- Let us show that during a rigidifying movement, the
On obtient : 𝑬𝟏 = 𝜺𝟏 = 𝜹, 𝑬𝟐 = −𝜹, 𝑬𝟑 = 𝟎 deformations are null:
 Les directions principales de la déformation : on Autrement dit, montrer que pour un mouvement rigidifiant,
avait 𝜀̿ = 0.
𝑩𝟏⃗ = 𝒆𝟏⃗ + 𝜹 + 𝟏 + 𝜹𝟐 𝒆𝟐⃗; 𝑩𝟐 Pour un mouvement rigidifiant, la transformée est donnée par
= 𝒆𝟏⃗ + 𝜹 − 𝟏 + 𝜹𝟐 𝒆𝟐⃗; 𝑩𝟑⃗ 𝑥⃗(𝑀 , 𝑡) = 𝑅 (𝑀 , 𝑡)𝑋⃗ + 𝑘⃗ (𝑡), où 𝑅 est un tenseur orthogonal
c’est-à-dire que 𝑅 = 𝑅
= 𝒆𝟑⃗
On en déduit que 𝐹 = 𝑅 et donc 𝐹 = 𝐹 , ainsi, 𝐶̿ = 𝐼 ̿ ; or 𝐸 =
Sous l’HPP, avec 𝜹 ≪ 𝟏, donc 𝜹𝟐 négligeable. On obtiendra : 𝐶̿ − 𝐼 ̿ = 0
𝑩𝟏⃗ = 𝒆𝟏⃗ + (𝜹 + 𝟏)𝒆𝟐⃗; 𝑩𝟐 = 𝒆𝟏⃗ + (𝜹 − 𝟏)𝒆𝟐⃗; 𝑩𝟑⃗ = 𝒆𝟑⃗ Il n’y’a donc pas de déformation pour un mouvement
rigidifiant.
Exam 2018-2019 3- Definitions: current line, emission line, particulate
derivative, revolution motion.
Ligne de courant : la ligne de courant à un instant t fixé est
Partie 1 : MMC une courbe qui admet en chacun de ses points M une tangente
Exercice 1 : (4 points) parallèle au vecteur vitesse en ce point à l’instant t.

1- Let us present and justify some practical applications of the


continuum mechanics for an engineer:

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 250


Ligne d’émission : la ligne d’émission d’un point M à un (𝒞 ) 𝑪𝟏 = 𝟎 𝑅 =0 Point O
instant t est le lieu géométrique des positions des particules qui
(𝒞 ) 𝑪 𝟐 = 𝝈𝟎 𝑅 = 𝝈𝟎 Cercle de centre
sont passées en M à des instants antérieurs à t.
𝑪𝟐 (𝝈𝟎 , 𝟎) de
Dérivée particulaire : outil mathématique propre à la MMC
rayon 𝝈𝟎
qui consiste à dériver par rapport au temps une grandeur
rattachée à une particule en suivant cette particule au cours de (𝒞 ) 𝑪 𝟑 = 𝝈𝟎 𝑅 = 𝝈𝟎 Cercle de centre
son mouvement. 𝑪𝟑 = 𝑪𝟐 (𝝈𝟎 , 𝟎)
Mouvement de révolution : c’est un mouvement plan étudié de rayon 𝝈𝟎
dans un repère cylindrique (𝑟, 𝜃, 𝑧). Dans le plan (𝑟, 𝑧), on a :
𝑉 =0
𝜕𝑉
=0
𝜕𝜃

4- A specimen is loaded with equal tensile and shear stresses.


This case of plane stress may be represented by the matrix:
𝝈𝟎 𝝈𝟎 𝟎
𝝈𝒊𝒋 = 𝝈𝟎 𝝈𝟎 𝟎
𝟎 𝟎 𝟎
Where 𝜎 is a constant stress. Let us determine the principal
stress values and plot the Mohr’s circle.
 Contrainte principale 𝝈𝒊 (i=1,2,3) :
𝐏𝐨𝐮𝐫 𝐢 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, Det 𝝈 − 𝝈𝒊 𝑰 = 𝟎 5- Sketch the Mohr’s circles for the various stress states shown
𝜎 −𝜎 𝜎 0 on the cube which is oriented along the coordinate axes.
↔ 𝜎 𝜎 −𝜎 0 =0
0 0 −𝜎
En déduit les contraintes principales 𝝈𝟏 = 𝟐𝝈𝟎 , 𝝈𝟐 =
𝝈𝟑 = 𝟎
 Cercles de Mohr
Cercles Centre Rayon Nature
 (a)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 251


 Tenseur des contraintes : 𝝈 =
𝝈𝟎 𝟎 𝟎
𝝈𝒊𝒋 = 𝟎 𝟎 𝟎
𝟎 𝟎 −𝝈𝟎
 Contraintes principales : 𝝈𝟏 =
𝝈𝟎 , 𝝈𝟐 = 𝟎, 𝝈𝟑 = −𝝈𝟎
 Cercles de Mohr :
Cercles Centre Rayon Nature
(𝒞 ) −𝝈𝟎 𝝈𝟎 Cercle de centre
𝑪𝟏 = 𝑅 =
𝟐 𝟐 𝑪𝟏 ( 𝝈𝟎 , 𝟎) de Cercles Centre Rayon Nature
𝟐
𝝈𝟎 −𝝈𝟎 𝝈𝟎 Cercle de centre
rayon (𝒞 ) 𝑪𝟏 = 𝑅 =
𝟐
𝟐 𝟐 𝑪𝟏 ( 𝝈𝟎 , 𝟎) de
(𝒞 ) 𝑪𝟐 = 𝟎 𝑅 Cercle de centre 𝟐
𝝈𝟎
= 𝝈𝟎 𝑶(𝟎, 𝟎) de rayon rayon
𝟐
𝝈𝟎 Cercle de centre
(𝒞 ) 𝑪𝟐 = 𝟎 𝑅
(𝒞 ) 𝝈𝟎 𝑅 Cercle de centre = 𝝈𝟎 𝑶(𝟎, 𝟎) de rayon
𝑪𝟑 =
𝟐 𝝈𝟎 𝝈
𝑪𝟑 ( 𝟎 , 𝟎) de 𝝈𝟎
= 𝟐
𝟐 𝝈𝟎 𝝈𝟎
rayon (𝒞 ) 𝑪𝟑 = 𝑅 Cercle de centre
𝟐
𝟐 𝝈𝟎 𝝈
𝑪𝟑 ( 𝟎 , 𝟎) de
 (b) = 𝟐
𝟐 𝝈𝟎
 Tenseur des contraintes : 𝝈 = 𝝈𝒊𝒋 = rayon
𝟐
𝟎 𝟎 𝝈𝟎
𝟎 𝟎 𝟎
𝝈𝟎 𝟎 𝟎
 Contraintes principales : 𝝈𝟏 = 𝝈𝟎 , 𝝈𝟐 =
𝟎, 𝝈𝟑 = −𝝈𝟎
 Cercles de Mohr :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 252


(𝒞 ) 𝑪 𝟑 = 𝝈𝟎 𝑅 =𝟎 Point 𝑪𝟑 (𝝈𝟎 , 𝟎)

 (c)
 Tenseur des contraintes : 𝝈 = 𝝈𝒊𝒋 =
𝝈𝟎 𝟎 𝟎  (d)
𝟎 𝟎 𝟎
 Tenseur des contraintes : 𝝈 = 𝝈𝒊𝒋 =
𝟎 𝟎 𝝈𝟎
𝝈𝟎 𝟎 𝟎
 Contraintes principales : 𝝈𝟏 = 𝝈𝟐 =
𝟎 𝟎 𝟎
𝝈𝟎 , 𝝈 𝟑 = 𝟎 𝟎 𝟎 𝟐𝝈𝟎
 Cercles de Mohr :  Contraintes principales : 𝝈𝟏 = 𝟐𝝈𝟎 , 𝝈𝟐 =
Cercles Centre Rayon Nature 𝝈𝟎 , 𝝈 𝟑 = 𝟎
𝝈𝟎 𝝈𝟎 Cercle de centre  Cercles de Mohr :
(𝒞 ) 𝑪𝟏 = 𝑅 =
𝟐 𝟐 𝑪𝟏 (𝝈𝟎 , 𝟎) de Cercles Centre Rayon Nature
𝟐
rayon
𝝈𝟎
(𝒞 ) 𝝈𝟎 𝑅 Cercle de centre
𝟐 𝑪𝟏 =
𝟐 𝝈𝟎 𝝈
𝑪𝟏 ( 𝟎 , 𝟎) de
(𝒞 ) 𝝈𝟎 𝝈𝟎 Cercle de centre = 𝟐
𝑪𝟐 = 𝑅 = 𝟐 𝝈𝟎
𝟐 𝟐 𝑪𝟐 = 𝑪𝟏 (𝝈𝟎 , 𝟎) rayon
𝟐
𝟐
𝝈𝟎
de rayon
𝟐

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 253


(𝒞 ) 𝑪 𝟐 = 𝝈𝟎 𝑅 Cercle de centre 𝑫
𝝆𝑽⃗𝒅𝒗 = 𝑻⃗𝒅𝑨 + 𝝆𝒇⃗𝒅𝒗
= 𝝈𝟎 𝑪𝟐 (𝝈𝟎 , 𝟎)de rayon 𝑫𝒕
𝑫𝒕 𝑺𝒕 𝑫𝒕
𝝈𝟎
 En ce qui concerne la loi de bilan de moment de la
(𝒞 ) 𝟑𝝈𝟎 𝑅 Cercle de centre quantité de mouvement, on peut écrire d’abord le
𝑪𝟑 = 𝝈𝟎 𝟑𝝈𝟎
𝟐 = 𝑪𝟑 ( , 𝟎) de moment cinétique (conservation du moment cinétique
𝟐
𝟐 𝝈𝟎 vu en mécanique des solides) s’un volume
rayon
𝟐 élémentaire sous la forme :
𝝆𝒅𝒗𝑶𝑴⃗ ∧ 𝑽⃗ + 𝝆𝒅𝒗𝑱̿𝑹⃗ = 𝝆𝒅𝒗𝑶𝑴⃗ ∧ 𝑽⃗ + 𝝆𝒅𝒗𝒌𝟐 𝑹⃗
On a donc la forme intégrale :
𝑫
𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝑽⃗ + 𝝆𝒌𝟐 𝑹⃗ 𝒅𝒗
𝑫𝒕 𝑫𝒕

= 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝑻⃗ + 𝑴⃗ 𝒅𝑨
𝑺𝒕

+ 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝒇⃗ + 𝝆𝜞⃗ 𝒅𝒗
𝑫𝒕
2- Montrons que les formes locales de ces deux lois peuvent
s’écrire respectivement :
𝝆𝜸⃗ = 𝒅 𝒗⃗𝝈 + 𝝆𝒇⃗
Problème : (8 points) _page 238 du livre du prof_ (1)
𝑫𝑹⃗
I. Milieux « micropolaires » 𝝆𝒌𝟐 = 𝟐𝝈⃗𝒂 + 𝒅 𝒗⃗𝝁 + 𝝆𝜞⃗
𝑫𝒕
1- Ecrivons les lois de bilan de quantité de mouvement et de (2)
moment de quantité de mouvement sous forme intégrale pour  Comme 𝑻⃗ = 𝝈𝒏⃗, la loi de bilan de la quantité de
un domaine matériel D (forme intégrale du principe mouvement devient :
fondamentale de la dynamique) : 𝑫
La schématisation proposée pour les densités de forces à 𝝆𝑽⃗𝒅𝒗 = 𝝈𝒏⃗𝒅𝑨 + 𝝆𝒇⃗𝒅𝒗
𝑫𝒕
distance et de contact est la même que dans la théorie 𝑫𝒕 𝑺𝒕 𝑫𝒕

classique. [En utilisant la formule de Green Divergence,


𝑽⃗
 La loi de bilan de quantité de mouvement s’écrit donc ∫𝑺 𝝈𝒏⃗𝒅𝑨 = ∫𝑫 𝒅 𝒗⃗𝝈𝒅𝒗 et sachant que = 𝜸⃗]
𝒕 𝒕 𝑫𝒕
sous forme intégrale pour un domaine matériel D :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 254


On obtient donc 𝝆𝜸⃗ = 𝒅 𝒗⃗𝝈 + 𝝆𝒇⃗ (équation de 𝑫𝑹⃗
𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝜸⃗ + 𝝆𝒌𝟐
mouvement) (1) 𝑫𝒕

 Le tenseur 𝑵 est définie par 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝑻⃗ = 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝈𝒏⃗ = = 𝑶𝑴 ∧ 𝒅𝒊𝒗⃗𝝈 + 𝜼: 𝝈 + 𝒅𝒊𝒗⃗𝝁 + 𝑶𝑴⃗

𝑵𝒏⃗ [vous êtes supposés le savoir] ∧ 𝝆𝒇⃗ + 𝝆𝜞⃗
D’autre part, on a : Or d’après l’équation (1) 𝑶𝑴 ∧ 𝝆𝜸⃗ = 𝑶𝑴 ∧ 𝒅 𝒗⃗𝝈 +
𝑫
𝑴⃗ = 𝝁𝒏⃗, ∫𝑫 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝑽⃗𝒅𝒗 = ∫𝑫 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝜸⃗𝒅𝒗, [vous pouvez 𝝆𝑶𝑴 ∧ 𝒇⃗
𝑫𝒕 𝒕 𝒕
𝑫 𝑫𝑹⃗
vous amusez à le démontrer] et ∫ 𝝆𝒌𝟐 𝑹⃗𝒅𝒗
𝑫𝒕 𝑫𝒕
= Cette relation précédente devient 𝝆𝒌𝟐 = 𝜼: 𝝈 +
𝑫𝒕
𝑫𝑹⃗
∫𝑫 𝝆𝒌𝟐
𝒕 𝑫𝒕
𝒅𝒗 vu que k est supposé constant. 𝒅𝒊𝒗⃗𝝁 + 𝝆𝜞⃗
Le bilan du moment de la quantité de mouvement On ne peut plus invoquer la relation 𝜼: 𝝈 = 𝟎⃗ pour
devient : conclure à la symétrie du tenseur 𝝈. Introduisons donc
𝑫𝑹⃗ sa partie symétrique 𝝈𝒔 et sa partie antisymétrique 𝝈𝒂 .
𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝜸⃗ + 𝝆𝒌𝟐 𝒅𝒗
𝑫𝒕 𝑫𝒕 Comme 𝜼: 𝝈𝒔 = 𝟎⃗, on a :
= 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝈𝒏⃗ + 𝝁𝒏⃗ 𝒅𝑨 𝜼: 𝝈 = 𝜼: 𝝈𝒂 = 𝟐𝝈⃗𝒂 où 𝝈⃗𝒂 représente le vecteur dual
𝑺𝒕
du tenseur 𝝈, on peut donc écrire le bilan de moment

+ 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝒇⃗ + 𝝆𝜞⃗ 𝒅𝒗 de la quantité de mouvement sous la forme :
𝑫𝒕
𝑫𝑹⃗ 𝒂
𝝆𝒌𝟐 = 𝟐𝝈⃗ + 𝒅𝒊𝒗⃗𝝁 + 𝝆𝜞⃗ (2)
𝑫𝒕
𝑫𝑹⃗ 3- a) A partir des équations locales (1) et (2), établissons le
↔ 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝜸⃗ + 𝝆𝒌𝟐 𝒅𝒗
𝑫𝒕 𝑫𝒕 théorème de l’énergie cinétique :
= 𝒅𝒊𝒗⃗𝑵 + 𝒅𝒊𝒗⃗𝝁 + 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝒇⃗⃗ 𝑫𝑲
= 𝑷𝒆 + 𝑷𝒊
𝑺𝒕
𝑫𝒕
+ 𝝆𝜞⃗ 𝒅𝒗
Multiplions scalairement l’équation (1) par 𝑉⃗ , et l’équation (2) par 𝑹⃗,
Sous forme locale : et additionnons membre à membre, on obtient :
𝑫𝑹⃗ ⃗
𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝜸⃗ + 𝝆𝒌𝟐 = 𝒅𝒊𝒗⃗𝑵 + 𝒅𝒊𝒗⃗𝝁 + 𝑶𝑴⃗ ∧ 𝝆𝒇⃗ + 𝝆𝜞⃗ 𝑫𝑹⃗
𝑫𝒕
𝝆𝜸⃗. 𝑉⃗ + 𝝆𝒌𝟐 . 𝑹⃗
Or, 𝒅 𝒗⃗𝑵 = 𝑶𝑴 ∧ 𝒅 𝒗⃗𝝈 + 𝜼: 𝝈 𝑫𝒕
On obtient donc : = 𝑉⃗ . 𝒅 𝒗⃗𝝈 + 𝝆𝒇⃗. 𝑉⃗ + 𝟐𝝈⃗𝒂 . 𝑹⃗ + 𝑹⃗. 𝒅 𝒗⃗𝝁
+ 𝝆𝜞⃗. 𝑹⃗

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 255


⃗ ⃗ ⃗ 𝑫 𝟏
Or 𝛾⃗. 𝑉⃗ = . 𝑉⃗ = avec 𝑉⃗ = 𝑉⃗ . 𝑉⃗ ; de même . 𝑅⃗ = 𝝆(𝑉 + 𝒌𝟐 𝑹𝟐 )𝒅𝒗

𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝟐

= 𝑽⃗. 𝑻⃗ + 𝑹⃗. 𝑴⃗ 𝒅𝑨 + 𝝆 𝒇⃗. 𝑽⃗ + 𝜞⃗. 𝑹⃗ 𝒅𝒗 − (𝝈𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑽⃗ + 𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗)


D’autre part, 𝒅𝒊𝒗 𝝈 𝑉⃗ = 𝑉⃗ . 𝒅 𝒗⃗𝝈 + 𝝈 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑉⃗
𝑻 𝑻 𝑻 𝑺𝒕 𝑫𝒕 𝑫𝒕

− 𝝈𝒂 : 𝑹
𝒅𝒊𝒗 𝝁 𝑅⃗ = 𝑅⃗ . 𝒅 𝒗⃗𝝁𝑻 + 𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑅⃗
𝑻 𝑫𝒕
En posant donc :
Et 𝟐𝝈⃗ . 𝑹⃗ = −𝝈𝒂 : 𝑹
𝒂
𝑲 = ∫𝑫
𝟏
𝝆𝑽𝟐 + 𝑹⃗. 𝑱̿. 𝑹⃗ 𝒅𝒗 = ∫𝑫
𝟏
𝝆(𝑽𝟐 + 𝒌𝟐 𝑹𝟐 )𝒅𝒗
𝒕 𝟐 𝒕 𝟐
On obtient finalement (3)
𝟏 𝑫 Et définissons la puissance des efforts extérieurs 𝑷𝒆 par :
𝝆 (𝑉 + 𝒌𝟐 𝑹𝟐 )
𝟐 𝑫𝒕
𝑷𝒆 = ∫𝑺 𝑻⃗. 𝑽⃗ + 𝑴⃗. 𝑹⃗ 𝒅𝑨 + ∫𝑫 𝝆 𝒇⃗. 𝑽⃗ + 𝜞⃗. 𝑹⃗ 𝒅𝒗
= 𝒅𝒊𝒗 𝝈𝑻 𝑉⃗ − 𝝈𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑉⃗ + 𝒅𝒊𝒗 𝝁𝑻 𝑅⃗ − 𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑅⃗ − 𝝈𝒂 : 𝑹 𝒕 𝒕
(4)
+𝝆𝒇⃗. 𝑉⃗ + 𝝆𝜞⃗. 𝑹⃗
On obtient donc le théorème de l’énergie cinétique défini
En intégrant cette relation sur le domaine 𝑫𝒕 , en sachant que par
𝟏 𝑫𝒇 𝑫 𝟏 𝑫𝑲
∫𝑫 𝝆 𝒅𝒗 = ∫ 𝝆𝒇𝒅𝒗 = 𝑷𝒆 + 𝑷𝒊
𝒕 𝟐 𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝟐
𝑫𝒕
On obtient :
Où 𝑷𝒊 désigne la puissance des efforts intérieurs, on obtient
𝑫 𝟏 l’expression suivante de 𝑷𝒊 :
𝝆(𝑉 + 𝒌𝟐 𝑹𝟐 )𝒅𝒗
𝑫𝒕 𝑫𝒕 𝟐 𝑻 𝒂 𝑻
𝑷𝒊 = − 𝝈 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑽⃗ + 𝝈 : 𝑹 + 𝝁 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗ 𝒅𝒗
𝑫𝒕
= ∫𝑫 𝒅𝒊𝒗 𝝈𝑻 𝑽⃗ + 𝒅𝒊𝒗 𝝁𝑻 𝑹⃗ 𝒅𝒗 + ∫𝑫 𝝆 𝒇⃗. 𝑽⃗ + 𝜞⃗. 𝑹⃗ 𝒅𝒗 − ∫𝑫 (𝝈𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑽⃗ +
𝒕 𝒕 𝒕
Or 𝝈 = 𝝈 − 𝝈𝒂 et 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑽⃗ = 𝑫 + 𝛀. Il vient alors que :
𝑻 𝒔
𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗) − ∫𝑫 𝝈𝒂 : 𝑹
𝒕
Ainsi donc, en écrivant 𝝈𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑽⃗ + 𝝈𝒂 : 𝑹 de différentes manières, on a
= 𝝈𝑻 𝑽⃗. 𝒏⃗ + 𝝁𝑻 𝑹⃗. 𝒏⃗ 𝒅𝑨 + 𝝆 𝒇⃗. 𝑽⃗ + 𝜞⃗. 𝑹⃗ 𝒅𝒗
𝑺𝒕 𝑫𝒕
D’une part
Avec 𝝈 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑽⃗ = (𝝈𝒔 − 𝝈𝒂 ): 𝑫 + 𝛀 = 𝝈𝒔 : 𝑫 − 𝝈𝒂 : 𝛀
𝑻
− (𝝈𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑽⃗ + 𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗) − 𝝈𝒂 : 𝑹
𝑫𝒕 𝑫𝒕
Comme 𝝈𝑻 𝑽⃗. 𝒏⃗ = 𝑽⃗. 𝝈. 𝒏⃗ = 𝑽⃗. 𝑻⃗; 𝝁𝑻 𝑹⃗. 𝒏⃗ = 𝑹⃗. 𝝁. 𝒏⃗ = 𝑹⃗. 𝑴⃗ Car 𝝈𝒂 : 𝑫 = 𝝈𝒔 : 𝛀 = 𝟎
On a donc au final :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 256


𝒔 𝒂 𝒂 𝑻
𝑷𝒊 = − ∫𝑫 𝝈 : 𝑫 − 𝝈 : 𝛀 + 𝝈 : 𝑹 + 𝝁 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗ 𝒅𝒗 = − ∫𝑫 [𝝈𝒔 : 𝑫 + 𝝈𝒂 : 𝑹 − 1- Montrons que le calcul des trois contraintes 𝑻⃗(𝒆⃗), 𝒊 = 𝟏, 𝟐, 𝟑
𝒕 𝒕

𝛀 + 𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗]𝒅𝒗 (5) et l’utilisation des propriétés des cercles de Mohr permettent


de calculer les contraintes principales que l’on notera
Ou encore : 𝝈𝒑 , 𝝈 𝒒 , 𝝈 𝒓 :
𝝈 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑽⃗ + 𝝈𝒂 : 𝑹 = 𝝈𝒔 : 𝑫 − 𝝈𝒂 : 𝛀 + 𝝈𝒂 : 𝑹 = 𝝈𝑻 : 𝑫 + 𝛀 − 𝑹
𝑻
, 𝑇(𝒆𝟏⃗) = 𝝈𝒆𝟏⃗ = 𝝈𝟏𝟏 𝒆𝟏⃗ + 𝝈𝟐𝟏 𝒆𝟐⃗ = 𝟎, 𝟕𝜹𝒆𝟏⃗ + 𝟑, 𝟔𝜹𝒆𝟐⃗
car 𝑹 est antisymétrique = 𝑻𝒏𝟏 𝒆𝟏⃗ + 𝑻𝒕𝟏⃗
𝑷𝒊 = − ∫𝑫 [𝝈𝑻 : (𝑫 + 𝛀 − 𝑹) + 𝝁𝑻 : 𝒈𝒓𝒂𝒅𝑹⃗]𝒅𝒗 𝑇(𝒆𝟐⃗) = 𝝈𝒆𝟐⃗ = 𝝈𝟐𝟏 𝒆𝟏⃗ + 𝝈𝟐𝟐 𝒆𝟐⃗ = 𝟑, 𝟔𝜹𝒆𝟏⃗ + 𝟐, 𝟖𝜹𝒆𝟐⃗
𝒕
(6) = 𝑻𝒏𝟐 𝒆𝟏⃗ + 𝑻𝒕𝟐⃗
b) Ecrivons l’expression de 𝑷𝒊 dans une base cartésienne 𝑇(𝒆𝟑⃗) = 𝝈𝒆𝟑⃗ = 𝝈𝟑𝟑 𝒆𝟑⃗ = 𝟕, 𝟔𝒆𝟑⃗ = 𝑻𝒏𝟑 𝒆𝟑⃗
orthonormée : La valeur 𝝈𝒑 = 𝟕, 𝟔 correspond donc à une contrainte principale
associée à la direction principale définie par 𝒆𝟑⃗. Les deux autres
En utilisant la notation d’Einstein du produit scalaire de deux tenseurs
directions dans le plan (𝑀, 𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗),.
d’ordre 2, on a :
Pour une normale n du plan (𝑀, 𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗), la contrainte
𝑷𝒊 = − ∫𝑫 𝝈𝒔𝒑𝒒 𝑫𝒒𝒑 + 𝝈𝒂𝒑𝒒 𝑹𝒑𝒒 − 𝛀𝐪𝐩 + 𝝁𝒑𝒒 𝑹𝒑𝒒 𝒅𝒗 d’après (5) correspondante est représentée dans le plan (𝑻𝒏⃗, 𝑻⃗𝒕 ), par un
𝒕
point situé sur le cercle de Mohr (𝐶 )net quand 𝑛⃗ tourne d’un
Ou
angle 𝜽 autour de 𝒆𝟑⃗, le point correspondant tourne d’un angle
𝑷𝒊 = − ∫𝑫 𝝈𝒑𝒒 (𝑫𝒑𝒒 + 𝑹𝒑𝒒 − 𝛀𝐩𝐪 + 𝝁𝒑𝒒 𝑹𝒑𝒒 𝒅𝒗 d’après (5) −2𝜽 sur (𝐶 ). Les vecteurs 𝒆𝟏⃗ 𝒆𝒕 𝒆𝟐⃗ sont diamétralement
𝒕

II. Cercle de Mohr opposés sur (𝐶 ). Le centre 𝑂 de (𝐶 )admet donc pour


abscisse la valeur (𝑇 + 𝑇 ). Le rayon 𝑅 de (𝐶 ) est
En un point M d’un milieu continu, la matrice 𝝈 du tenseur de 𝟏
contraintes de Cauchy 𝝈 dans une base catésienne orthonormée 𝑩 = 𝑹𝒑 = {[(𝟏, 𝟕𝟓 − 𝟎, 𝟕)𝟐 + (𝟑, 𝟔)𝟐 ]𝜹𝟐 } = 𝟑, 𝟕𝟓|𝜹|.
𝟐

(𝒆𝟏⃗, 𝒆𝟐⃗, 𝒆𝟑⃗) est donnée par : On en déduit les autres contraintes principales 1,75𝛼 ± 3,75|𝜹|, d’où
𝟎, 𝟕𝜹 𝟑, 𝟔𝜹 𝟎 quel que soit le signe de alpha,𝝈𝒒 = 𝟓, 𝟓𝜹; 𝝈𝒓 = −𝟐𝜹.
[𝝈] = 𝟑, 𝟔𝜹 𝟐, 𝟖𝜹 𝟎
𝟎 𝟎 𝟕, 𝟔
Où 𝜹 est une constante.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 257


Pour 𝜹 = 𝟏, on a 𝑝 = 1 𝑒𝑡 𝑞 = 2 et 𝑟 = 3 on obtient la disposition Partie 2 : ELASTICITE
des cercles donnée par la figure ci-dessous :
Exercice 1 : (2 points)
On considère une plaque rectangulaire de section constante et
d’épaisseur unitaire, centrée sur u repère principal (O,X,Y) et soumise

à un effort d’extension.
En appliquant le principe de superposition, donnons les expressions
de 𝜀 et 𝜀 des déformations suivants X et Y respectivement :
Ayant affaire ici à une extension dans deux directions orthogonales,
Notez que lorsqu’on note le point P[𝒆𝟏⃗], il s’agit de l’extrémité du nous allons appliquer le principe de superposition des effets pour
vecteur contrainte suivant la direction 𝒆𝟏⃗. arriver aux résultats demandés. D’après le principe de superposition
des effets nous avons :
2- Déterminons les valeurs de 𝜹 correspondant à un état triaxial
de révolution : 𝜺𝑿 = 𝜺𝑿/𝑭𝒂 + 𝜺𝑿/𝑭𝒃
Les états triaxiaux de révolution correspondent aux égalités : 𝜺𝒀 = 𝜺𝒀/𝑭𝒂 + 𝜺𝒀/𝑭𝒃
 𝝈𝒑 = 𝝈𝒒 soit 7,6 = 5,5𝛼 d’où 𝛼 = 1,38 (𝝈𝟏 = 𝝈𝟐 = 𝝈𝑿 = 𝝈𝑿/𝑭𝒂 + 𝝈𝑿/𝑭𝒃 (𝒄𝒂𝒓 𝒍𝒆 𝒓𝒆𝒑è𝒓𝒆 𝒆𝒔𝒕 𝒑𝒓𝒊𝒏𝒄𝒊𝒑𝒂𝒍)
𝟕, 𝟔, 𝝈𝟑 = −𝟐, 𝟕𝟔) 𝝈𝒀 = 𝝈𝒀/𝑭𝒂 + 𝝈𝒀/𝑭𝒃 (𝒄𝒂𝒓 𝒍𝒆 𝒓𝒆𝒑è𝒓𝒆 𝒆𝒔𝒕 𝒑𝒓𝒊𝒏𝒄𝒊𝒑𝒂𝒍)
 𝝈𝒓 = 𝝈𝒑 soit −2𝛼 = 7,6 d’où 𝛼 = −3,8 (𝝈𝟏 = 𝝈𝟐 =
𝟕, 𝟔, 𝝈𝟑 = −𝟐𝟎, 𝟗) La loi de Hooke appliquée à la plaque soumise à 𝑭𝒂
uniquement s’écrit :
 Le cas 𝝈𝒒 = 𝝈𝒓 correspond à 𝛼 = 0
𝝈𝑿/𝑭𝒂 = 𝑬 ∙ 𝜺𝑿/𝑭𝒂 (𝜶𝟏)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 258


Le coefficient de Poisson est par définition égal à : 𝝊 = Décomposons notre section en deux sous-sections (𝑆 ) le
𝜺𝒀/𝑭𝒂
(𝜶𝟐) rectangle supérieur et (𝑆 ) le rectangle inférieur.
𝜺𝑿/𝑭𝒂

De manière analogue on obtient pour 𝑭𝒃 on obtient les résultats


suivants :
𝝈𝒀/𝑭𝒃 = 𝑬 ∙ 𝜺𝒀/𝑭𝒃 (𝜶𝟑)
𝜺𝑿/𝑭𝒃
𝝊 = 𝒃 (𝜶𝟒)
𝜺𝒀/𝑭𝒃

Ainsi en s’appuyant sur ces relations de (𝜶𝟏) à (𝜶𝟒) on obtient : Sous-section Surface Position du centre de gravité
𝝈𝑿/𝑭𝒂 𝝈𝑿/𝑭𝒂 i (𝑆 ) (𝑌 )
 𝜺𝑿 = 𝜺𝑿/𝑭𝒂 + 𝜺𝑿/𝑭𝒃 = − 𝝂𝜺𝒀/𝑭𝒃 = −
𝑬 𝑬
𝝈𝒀/𝑭𝒃 𝝈𝑿 𝝈𝒀 (𝑆 ) 3𝑎 5𝑎
𝝂 = − 𝝂
𝑬 𝑬 𝑬 2
𝟏 (𝑆 ) 2𝑎 𝑎
𝜺𝑿 = (𝝈 − 𝝂𝝈𝒀 )
𝑬 𝑿 Total 5𝑎 /
𝝈𝒀/𝑭𝒃 𝝈𝒀/𝑭𝒃
 𝜺𝒀 = 𝜺𝒀/𝑭𝒂 + 𝜺𝒀/𝑭𝒃 = − 𝝂𝜺𝑿/𝑭𝒂 = −
𝑬 𝑬
𝝈𝑿/𝑭𝒂 𝝈𝒀 𝝈𝑿
𝝂
𝑬
=
𝑬
− 𝝂
𝑬
On en déduit
𝒀𝑮𝟏 𝑺𝟏 + 𝒀𝑮𝟐 𝑺𝟐
𝟏 𝒀𝑮 =
𝜺𝒀 = (𝝈𝒀 − 𝝂𝝈𝑿 ) 𝑺𝟏 + 𝑺𝟐
𝑬
Exercice 2 : (6 points) 𝒀𝑮 = 𝟐, 𝟗𝒂
𝒀𝑮 = 𝟐𝟗𝒎𝒎
On considère une poutre de longueur L et de section en T constante,
encastrée à son extrémité A et supportant une charge P à l’extrémité
B tel que représenté sur la figure suivante :
a) Donnons en fonction de a et à partir de la base, la position du
centre de gravité de la section puis calculons-la :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 259


b) Donnons en fonction de a l’expression du moment d’inertie En un point de 𝑪𝒊 , 𝒊 = 𝟏, 𝟐, la contrainte 𝑻ሬ⃗𝒑𝒊 exercée par le fluide
par rapport à un axe passant par le centre de gravité et
calculons-la :
Sous-section i Surface (𝑆 ) 1
𝐼 ( 𝑏ℎ ) 𝑆 𝑌 − 𝑌
12
(𝑆 ) 3𝑎 1 12
𝑎 𝑎
4 25
(𝑆 ) 2𝑎 2 361
𝑎 𝑎
3 50
Total 5𝑎 11 77
𝑎 𝑎
12 10

𝟓𝟏𝟕 𝟒
𝑰𝑮 = 𝒂
𝟔𝟎
𝑰𝑮 = 𝟖𝟔𝟐𝟎𝟎𝒎𝒎𝟒

c) Calculons la flèche 𝑌 en B :
𝑭𝑳𝟑
En appliquent le principe de Clapeyron 𝒀𝑩 =
𝟑𝑬𝑰

𝒀𝑩 = 𝟔𝟐𝒎𝒎

Correction cc 2017-2018

Problème (14 pts)


sur 𝑪𝒊 est l’opposée de la contrainte exercée par 𝑪𝒊 sur le fluide en
vertu du principe de l’action et de la réaction. Ainsi

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 260


LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 261
Correction Exam 2017-2018

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 262


Contrôle continu 2016/2017

Question :

1. On a 𝑥⃗ = 𝑥 𝑒⃗ avec 𝑥 = 𝑥 + 𝑥 + 𝑥 .
a) 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑥 = 𝑥 /𝑥
𝒏 𝒏𝒙⃗
b) 𝒈𝒓𝒂𝒅 𝒙 =−
𝒙𝒏

c) 𝛻 (1⁄𝒙) = 0
d) 𝒅𝒊𝒗(𝒙𝒏 𝒙) = (𝒏 + 3)𝒙𝒏
2.
a) 𝜺𝒊𝒋𝒌 𝒂𝒋 𝒂𝒌 = 𝒂⃗𝚲𝒂⃗ = 0
b) 𝜺𝒊𝒋𝒌 𝜹𝒌𝒋 = 𝜺𝒊𝒌𝒌 𝜹𝒌𝒌 = 0
c) 𝜺 𝒋𝒌 𝒂 𝑻𝒌𝒋 = 𝜺 𝒂 𝑻 +𝜺 𝒂 𝑻 = 𝒂 (𝑻 −𝑻 )
d) 𝜺 𝒋𝒌 𝜹 𝒋 𝒗𝒌 =𝜺 𝒌𝜹 𝒗𝒌 = 𝜺 𝜹 𝒗 = −𝒗

Exercice 1 :

On a 𝑣⃗(𝑀) = 𝑟𝑐𝑜𝑠𝜃𝑒 ⃗ et 𝑓(𝑟, 𝑡) = 𝑒

1. Calcul de

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 263


= + 𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓. 𝑉⃗ Exercice 2 :
𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓 = 𝑒⃗ + 𝑒⃗ + 𝑒 ⃗ ,𝑉⃗ = 𝑉 𝑒 ⃗
1. La dilatation dans la direction 𝑢 ⃗ = (𝑒 ⃗ + 𝑒 ⃗).

Donc 𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓. 𝑉⃗ = 𝑉
On a :
𝑫𝒇 𝑨 𝒕
D’où =− 𝒆 1 −1 1 3 −1 −1
𝑫𝒕 𝒓
𝐹= 1 1 −1 ⟹ 𝐶 = 𝐹 𝐹 = −1 3 −1
2. on a 𝐼(𝑡) = ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑥 . Calcul de −1 1 1 −1 −1 3

Par définition =∫( + 𝑓𝑑𝑖𝑣𝑉⃗ )𝑑𝑣 Donc 𝝀(𝒖 ⃗) = 𝑪(𝒖 ⃗, 𝒖 ⃗) = √2


( ) ( )
𝑑𝑖𝑣𝑉⃗ = 𝑒⃗ + 𝑒⃗ + 𝑒 ⃗ = (−𝑟𝑠𝑖𝑛𝜃)
2. Calcul de 𝜃
= ∫ (− 𝑒 − 𝑒 𝑠𝑖𝑛𝜃)𝑟𝑑𝑟𝑑𝜃𝑑𝑧
̿ ( ⃗, ⃗)
𝑐𝑜𝑠𝜃 = ( ⃗) ( ⃗)
𝐶̿ (𝑢 ⃗, 𝑢 ⃗) =
𝐷𝐼 𝐴 𝐴 3 −1 −1 0
= (− 𝑒 − 𝑒 𝑠𝑖𝑛𝜃)𝑟𝑑𝑟𝑑𝜃𝑑𝑧 (1 1 0) −1 3 −1 1 = √2 et 𝜆(𝑢 ⃗) = √3
𝐷𝑡 𝑟 𝑟 √
−1 −1 3 0
𝑫𝑰 𝝅 𝒃
= −𝑨( + 1)𝒆 𝒕 𝐥𝐧( ) Donc 𝒄𝒐𝒔𝜽 = d’où 𝜽 = 54.74°
𝑫𝒕 𝒂 √

3. La dilatation volumique 𝑑𝑉 ⁄𝑑𝑉′ de cette déformation

3. Calcul de 𝒅𝑽⁄𝒅𝑽′ = 𝑱 = 𝐝𝐞𝐭 𝑭 = 4


Vérification : On 𝒅𝑽⁄𝒅𝑽′ = 𝑰𝑰𝑰 = √𝐝𝐞𝐭 𝑪 = 4
= ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑣 + ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑉.⃗ 𝑛⃗𝑑𝑠 + ∫ (𝑓 − 𝑓 )(𝑉⃗ . 𝑉⃗ )𝑑𝑠
𝑫𝑰 𝝅 𝒂 𝒓𝒇 𝒓𝒇
= −𝒆 𝒕 [𝑨 𝐥𝐧 + 𝑨𝒍𝒏 − 𝑩𝒍𝒏
𝑫𝒕 2 𝒃 𝒂 𝒃
𝝅 𝒃−𝒂
− (𝑩 − 𝑨) 𝒘𝒔𝒊𝒏𝒘𝒕 ]
4 𝒓𝒇

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 264


Examen 2016/2017

Question de cours :

1. Définir état de déformation en un point : c’est l’ensemble des


grandeurs permettant d’exprimer la distribution des déformations
autours d’un point.
2. Quand dit-on qu’un solide est en état déformation plane ?
On dit qu’un solide est en état déformation plane lorsque sa matrice
𝜺𝒙 𝜺𝒚𝒙 0 II. Problème
des déformations est donnée par :𝜺 = 𝜺𝒙𝒚 𝜺𝒚 0
1. voir figure
0 0 0
3. a) Donner la matrice [∑(𝑴)] dans le cas d’un état de 2. voir figure
contrainte uni-axiale d’axe 𝑿⃗ 3. Expression de 𝑂𝑃 en fonction de 𝜎 𝑒𝑡 𝜎
𝝈𝒙 0 0 𝝈𝒙 𝝈𝒚
On a: 𝑴𝑷 = 𝑴𝑶 + 𝑶𝑷 ⟹ 𝑶𝑷 = 𝑴𝑷 − 𝑴𝑶 = 𝝈𝒙 − =
[∑(𝑴)] = 0 0 0 𝝈𝒙 𝝈𝒚
0 0 0
b) Comment appelle-t-on cet état selon le signe de la 4. Expression de tan(𝑂𝑃⃗, 𝑂𝑆⃗) = tan(2𝜑) en fonction de
contrainte
𝝈𝒙 , 𝝈𝒙 𝒆𝒕 𝝉𝒙𝒚 .
𝝈𝒙 > 0 Extension ou traction simple 𝑷𝑺 𝝉𝒙𝒚
𝐭𝐚𝐧(2𝝋) = =
𝝈𝒙 < 0 Compression simple 𝑶𝑷 𝝈𝒙 𝝈𝒚

5. Calculer le rayon du « cercle de Mohr » de centre 𝑂 et de rayon


𝑅 = 𝑂𝑆 en fonction de 𝝈𝒙 ,𝝈𝒚 ,et 𝝉𝒙𝒚 .
c) Donner une représentation de cercle de Mohr dans ce cas.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 265


𝝈𝒙 𝝈𝒚 a) Déterminer la relation entre ces constantes si la déformation
𝑹 = 𝑶𝑺 = √𝑺𝑷 + 𝑶𝑷 = 𝝉𝒙𝒚 + ( )
obtenue permet de qualifier le milieu d’incompressible.
Nb : Les questions 6 et 7 sont assez évidente : Penner la peine de 𝐽 = det 𝐹 = 1
vérifier vos résultats graphiquement. 𝜇𝑐𝑜𝑠𝛽 𝜇𝑠𝑖𝑛𝛽 𝜇𝑋 𝑐𝑜𝑠𝛽 + 𝜇𝑋 𝑠𝑖𝑛𝛽
𝐹= 0 0 𝑣
−𝜇𝑠𝑖𝑛𝛽 𝜇𝑐𝑜𝑠𝛽 −𝜇𝑋 𝑠𝑖𝑛𝛽 + 𝜇𝑋 𝑐𝑜𝑠𝛽
𝑱 = 𝐝𝐞𝐭 𝑭 = 1 ⇒ 𝝁 𝒗 = 1
b)
1. La longueur 𝑙 d’un élément de la surface latérale qui a une longueur
unitaire et qui est parallèle à l’axe du cylindre dans la configuration
initiale, en fonction de 𝐿,de la dimension 𝑎 et des constante 𝜇, 𝛽 𝑒𝑡 𝑣.

On a = ( 𝐶̿ (𝑒 ⃗, 𝑒 ⃗ ) or 𝑙 = 1

Donc 𝑙 = 𝐹 𝑒 ⃗ = 𝑣 + 𝜇 𝛽²(𝑋 𝑋 ) or 𝑋 𝑋 =𝑎

D’où 𝒍 = 𝒗 + 𝝁 𝜷²𝒂
2. La longueur initiale 𝐿 d’un élément de surface latérale, qui a une
longueur unitaire et qui est parallèle à l’axe du cylindre après la
déformation.

Problème 2 : = 𝐺̿ 𝑒 ⃗ or 𝑙 = 1

Donc 𝑳 = ‖𝑭 𝒆 ⃗‖ = 1 + 𝜷 𝒂²
𝒗
Le champ d’une déformation est exprimé par :
𝑥 = 𝜇(𝑋 cos 𝛽𝑋 + 𝑋 sin 𝛽𝑋 ); 𝑥 = 𝑣𝑋 ; 𝑥 = 𝜇(−𝑋 sin 𝛽𝑋 + Problème 2:
𝑋 cos 𝛽𝑋 ); 𝜇, 𝛽 𝑒𝑡 𝑣 étant des constantes.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 266


On suppose que le tenseur de contrainte 𝜎 en (𝑀𝑃𝑎)Dans le repère 𝑎 𝑎 𝑎
𝑃𝑥 𝑥 𝑥 est repéré par la matrice suivante : [𝜎] = Le vecteur 𝑎 , 𝑎 𝑒𝑡 𝑎 doivent etre perpendiculaires, on
18 0 −12 0 𝑎 𝑎
0 6 0 .Si l’axe 𝑥′ fait un angle identique 𝛽 ave les axes calculi donc aisaément les autres elements et on a alors 𝒂 =
−12 0 24 𝒆𝒕 𝒂 =−
√ √
𝑥 , 𝑥 𝑒𝑡 𝑥 et sachant que l’axe 𝑥′ se trouve dans le plan 𝑥 ′𝑥
comme cela est représenté. Les deux repères étant directs. D’où
1) Déterminer la matrice [𝜎′] de [𝜎] dans le repère 𝑃𝑥′ 𝑥′ 𝑥′ Il vient donc que:

Pour mener à bien notre exercice, calculons d’abord les composantes [𝝈 ] = [𝑨][𝝈][𝑨]𝑻 =
𝑎 de la matrice de passage entre les deux bases. −
⎡ √ √ √ ⎤ 18 0 −12 ⎡√ √ √ ⎤
𝒂 𝒂 𝒂 ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
− − 0 6 0 − − ⎥=
Posons 𝑨 = 𝒂 𝒂 𝒂 ⎢ √ √ √ ⎥ ⎢√ √ √
𝒂 𝒂 𝒂 ⎢ ⎥ −12 0 24 ⎢ ⎥
⎣ √ − 0⎦ ⎣√ 0 ⎦
√ √
Comme l’axe 𝑥′ fait un angle identique 𝛽 ave les axes 𝑥 , 𝑥 𝑒𝑡 𝑥 8 2√2 0
on a 𝒂 + 𝒂 + 𝒂 = 3𝒂 = 1 ;donc 𝑎 = 𝑎 = 𝑎 = 𝑐𝑜𝑠𝛽 = 2√2 0 −6/√3
1/√3 0 −6/√3 24
De plus l’axe 𝑥′ se trouve dans le plan 𝑥 ′𝑥 donc 𝑐𝑜𝑠∅ =
cos − 𝛽 = 𝑠𝑖𝑛𝛽 = 2/√6
NB: Le résultat ci-dessus est certes vrai mais il n’est pas celui de
Remarquons également que le repère doit être orthonormé et direct l’enseignant. En effet dans le livre de l’enseignant ils ont a plutôt
donc 𝒂 = 𝒂 comme résultat final

Or 𝒂 +𝒂 +𝒂 = 1 donc 𝒂 =𝒂 = −1/√6 Vous verrez donc qu’en prenant le “bon” résultat l’exercice est plus
complexe alors que le deuxième résultat nous donne la matrice [𝜺] =
Il est également Claire que les axes 𝑥 𝑒𝑡 𝑥′ sont perpendiculaires 28 28 0
𝝅
donc 𝒂 = 𝐜𝐨𝐬 = 0 28 28 0 et les autres questions deviennent très faciles.
0 0 0

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 267


Contrôle continu 2015/2016 g) Transformation homogène :Une transformation est dite
homogène lorsque 𝒙⃗ = 𝝌(𝒙, 𝒕) = 𝑭(𝒕)𝑿⃗ + 𝑩⃗(𝒕)
h) condition de compatibilité : Relation permettant de déterminer
Question :
les composantes du tenseur déformation en fonction des composantes
du tenseur déplacement.
1. Définition des termes : 𝒖𝒊 𝒖𝒋
𝜺𝒊𝒋 = ( + )
𝒙𝒋 𝒙𝒊
Définir les termes suivants :
a) Milieu continu : c’est un milieu dont le comportement 2. On a 𝑥⃗ = 𝑥 𝑒⃗ avec 𝑥 = 𝑥 + 𝑥 + 𝑥 .
macroscopique peut être schématiser en supposant que la matière est a) 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑥 = 𝑥 /𝑥
uniformément répartie dans le domaine.
𝒏 𝒏𝒙⃗
b) 𝒈𝒓𝒂𝒅 𝒙 =−
b) Référentiel : C’est l’ensemble des points lies à un système 𝒙𝒏

rigide c) 𝛻 (1⁄𝒙) = 0
c) Ligne de courant : On appelle ligne de courant à un instant 𝑇 d) 𝒅𝒊𝒗(𝒙𝒏 𝒙) = (𝒏 + 3)𝒙𝒏
fixé une courbe qui admet en chacun de ses points une tangente
3.
parallèle au vecteur vitesse en ce point.
On a 𝐴 = 𝛿 𝐵 + 3𝐵 ⇔ 𝐴 =𝛿 𝐵 + 3𝐵 or 𝛿 = 𝛿 +
d) Ligne d’émission : On appelle ligne d’émission d’un point P à
l’instant T le lieu géométrique dans R des particules qui sont passées 𝛿 +𝛿 =3
en P à l’instant 𝒕 ≤ 𝑻. Donc 𝑨𝒌𝒌 = 3𝑩𝒌𝒌 + 3𝑩𝒌𝒌 ⇒ 𝑩𝒌𝒌 = 𝑨𝒌𝒌
e) Vecteur transporté : On appelle vecteur transporté d’un
Ainsi :
vecteur 𝑀 𝑁⃗ à l’instant 𝑡 le vecteur 𝑀 𝑁⃗ tel que 𝑀 𝑁⃗ = 𝐹 𝑀 𝑁⃗
avec 𝐹 le tenseur gradient de la transformation. 𝑨𝒊𝒋 = 𝜹𝒊𝒋 𝑩𝒌𝒌 + 3𝑩𝒊𝒋 ⇒ 𝑩𝒊𝒋 = 𝑨𝒊𝒋 − 𝜹𝒊𝒋 𝑩𝒌𝒌 = 𝑨𝒊𝒋 −

f) Vecteur transformé : On appelle vecteur transformé d’un 𝑨𝒌𝒌 = 𝑨𝒊𝒋 − 𝜹𝒊𝒋 𝑨𝒌𝒌
vecteur 𝑴 𝑵 ⃗ à l’instant 𝑡 le vecteur 𝑀 𝑁⃗ tel que 𝑴𝒕 𝑵⃗𝒕 = 𝑭𝑴 𝑵 ⃗ +
𝜶(𝑴 , 𝑵 , 𝒕) avec 𝐹 le tenseur gradient de la transformation.
Exercice 1 :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 268


Considérons la transformation suivante, appelée glissement simple, 0 𝒗 0
définie par : Par définition on a 𝑬 = (𝑪 − 𝑰) = 𝒗 2𝒗² 0
0 0 0
𝑥⃗ = 𝝌⃗ 𝑋⃗, 𝑡 = 𝑋⃗ + 2𝑣(𝑡)𝑋 ⃗𝑒⃗. 𝑪 𝒗
𝐬𝐢𝐧(𝜸(𝒆 ⃗, 𝒆 ⃗) = =√
𝑪 𝑪 𝒗
1) La matrice du tenseur gradient de la transformation 𝐹⃗ dans la
base ℬ(𝑒⃗) 𝜹(𝒆 ⃗) = 𝝀(𝒆 ⃗) − 1 = 0 ;
On a 𝑥 = 𝑋 + 2𝑣𝑋 ; 𝑥 = 𝑋 ; 𝑥 = 𝑋 𝜹(𝒆 ⃗) = 𝝀(𝒆 ⃗) − 1 = √1 + 4𝒗 − 1 𝜹(𝒆 ⃗) = 𝝀(𝒆 ⃗) − 1 = 0
1 2𝒗 0 5) Les parties symétrique et antisymétrique du tenseur gradient du
Dans la base ℬ on a : 𝑭 = 0 1 0 déplacement
0 0 1
0 2𝒗 0
2) Les transformées 𝑓⃗ des vecteurs 𝑒⃗, calculons le Jacobien de cette Par définition on a : 𝑯 = 𝑭 − 𝑰 = 0 0 0
transformation 𝐽. 0 0 0
𝒇 ⃗ = 𝑭𝒆 ⃗ = 𝒆 ⃗ ; 𝒇 ⃗ = 𝑭𝒆 ⃗ = 2𝒗𝒆 ⃗ + 𝒆 ⃗ ; 𝒇 ⃗ = 𝑭𝒆 ⃗ = 𝒆 ⃗ 0 𝒗 0 0 𝒗 0
Donc 𝜺 = 𝒗 0 0 ; 𝝎 = −𝒗 0 0
Le jacobien 𝑱 = 𝒅𝒆𝒕𝑭 = 𝟏. 0 0 0 0 0 0
3) Le tenseur de dilatation de Cauchy-Green 𝐶̿ et les dilatations dans 6) Les directions principales 𝐷⃗ de la déformation et les transportées
les direction 𝑒⃗ des vecteurs 𝐷⃗
1 2𝑣 0 1 0 0 1 2𝑣 0 Les directions principales sont des vecteurs propres correspondant
𝐶 = 𝐹𝐹 = 0 1 0 2𝑣 1 0 = 2𝑣 1 + 4𝑣² 0 aux valeurs propres de la matrice 𝐸.
0 0 1 0 0 1 0 0 1
–𝐸 𝑣 0
𝝀(𝒆 ⃗) = 𝑪 = 1 ; 𝝀(𝒆 ⃗) = 𝑪 = 1 + 4𝒗² ; 𝝀(𝒆 ⃗) = 𝑪 = En calculant 𝑣 2𝑣 − 𝐸 0 On trouve 𝑬 = 𝒗 𝒗 +
1 0 0 −𝐸
√1 + 𝒗 ;𝑬 = 𝒗 𝒗 − √1 + 𝒗 ;𝑬 = 0
4) Le tenseur des déformations des Green-Lagrange 𝐸 , le glissement Ainsi on a :𝑫 ⃗ = 𝒆 ⃗ + 𝒗 + √1 + 𝒗 𝒆 ⃗
des deux directions orthogonales 𝑒 ⃗ et 𝑒 ⃗,et les allongements unitaires
dans les mêmes directions. 𝑫 ⃗ = 𝒆 ⃗ + 𝒗 − √1 + 𝒗 𝒆 ⃗ ; 𝑫 ⃗ = 𝒆 ⃗

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 269


⃗ ( ) ( )
7) En posant 𝐵⃗ = et 𝑏⃗ = 𝐹 𝐵⃗ pour 𝑣 = 0.25, définir 𝑅 la 𝑑𝑖𝑣𝑉⃗ = 𝑒⃗ + 𝑒⃗ + 𝑒 ⃗ = (−𝑟𝑠𝑖𝑛𝜃)

rotation et 𝑉 la déformation pure correspondantes. Calculer les valeurs = ∫ (− 𝑒 − 𝑒 𝑠𝑖𝑛𝜃)𝑟𝑑𝑟𝑑𝜃𝑑𝑧


des dilatations principales et matérialiser sur un même schéma les
dites déformations pure et les transportées des vecteurs 𝐷⃗.(voir livre
𝐷𝐼 𝐴 𝐴
du prof) = (− 𝑒 − 𝑒 𝑠𝑖𝑛𝜃)𝑟𝑑𝑟𝑑𝜃𝑑𝑧
𝐷𝑡 𝑟 𝑟
8) Dans l’hypothèse des petites transformations (𝑣 =
0.0001 𝑝𝑎𝑟 𝑒𝑥𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒) comparer 𝐸 et 𝜀̿ ; déterminer dans ce cas les 𝑫𝑰 𝝅
= −𝑨( + 1)𝒆 𝒕 𝐥𝐧( )
𝒃
𝑫𝒕 𝒂
déformations et les directions principales de la déformation. (Voir
livre du prof) 3. Calcul de

= ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑣 + ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑉.⃗ 𝑛⃗𝑑𝑠 + ∫ (𝑓 − 𝑓 )(𝑉⃗ . 𝑉⃗ )𝑑𝑠


Exercice 2 :
𝑫𝑰 𝝅 𝒂 𝒓𝒇 𝒓𝒇
= −𝒆 𝒕 [𝑨 𝐥𝐧 + 𝑨𝒍𝒏 − 𝑩𝒍𝒏
On a 𝑣⃗(𝑀) = 𝑟𝑐𝑜𝑠𝜃𝑒 ⃗ et 𝑓(𝑟, 𝑡) = 𝑒 𝑫𝒕 2 𝒃 𝒂 𝒃
𝝅 𝒃−𝒂
1. Calcul de − (𝑩 − 𝑨) 𝒘𝒔𝒊𝒏𝒘𝒕 ]
4 𝒓𝒇

= + 𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓. 𝑉⃗

𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓 = 𝑒⃗ + 𝑒⃗ + 𝑒 ⃗ ,𝑉⃗ = 𝑉 𝑒 ⃗
Examen 2015/2016
Donc 𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓. 𝑉⃗ = 𝑉
𝑫𝒇 𝑨 Définir les termes suivants :
𝒕
D’où =− 𝒆
𝑫𝒕 𝒓 a) Milieu continu : c’est un milieu dont le comportement
2. on a 𝐼(𝑡) = ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑥 . Calcul de macroscopique peut être schématiser en supposant que la matière est
uniformément répartie dans le domaine.
Par définition =∫( + 𝑓𝑑𝑖𝑣𝑉⃗ )𝑑𝑣 b) Référentiel : C’est l’ensemble des points lies à un système
rigide

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 270


c) Ligne de courant : On appelle ligne de courant à un instant 𝑇 a) Etat de contrainte pour 𝛼 = 0
fixé une courbe qui admet en chacun de ses points une tangente 0 0 0
parallèle au vecteur vitesse en ce point. Pour 𝛼 = 0 on a : 𝜎 = 0 0 0 … MPa ⟹ Traction simple.
d) Ligne d’émission : On appelle ligne d’émission d’un point P à 0 0 7.6
l’instant T le lieu géométrique dans R des particules qui sont passées b) Les contraintes principales 𝜎 et les directions principales associées
en P à l’instant 𝒕 ≤ 𝑻. 𝑛⃗ en fonction de 𝛼.
e) Vecteur transporté : On appelle vecteur transporté d’un  Contraintes principales
vecteur 𝑀 𝑁⃗ à l’instant 𝑡 le vecteur 𝑀 𝑁⃗ tel que 𝑀 𝑁⃗ = 𝐹 𝑀 𝑁⃗ Les contraintes principales sont les valeurs propres de la matrice de
avec 𝐹 le tenseur gradient de la transformation. contrainte
f) Vecteur transformé : On appelle vecteur transformé d’un 0.7𝛼 − 𝜎 3.6𝛼 0
vecteur 𝑴 𝑵 ⃗ à l’instant 𝑡 le vecteur 𝑀 𝑁⃗ tel que 𝑴𝒕 𝑵⃗𝒕 = 𝑭𝑴 𝑵 ⃗ + On a det(𝜎 − 𝜎 𝐼 ) = 0 ⇒ 3.6𝛼 2.8𝛼 − 𝜎 0 =0
𝜶(𝑴 , 𝑵 , 𝒕) avec 𝐹 le tenseur gradient de la transformation. 0 0 7.6 − 𝜎

g) Transformation homogène :Une transformation est dite ⟹ (7.6 − 𝜎 )[(0.7𝛼 − 𝜎 )( 2.8𝛼 − 𝜎 ) − (3.6𝛼) ] = 0
homogène lorsque 𝒙⃗ = 𝝌(𝒙, 𝒕) = 𝑭(𝒕)𝑿⃗ + 𝑩⃗(𝒕) ⟹ 𝝈 = 7.6 ; 𝝈 = 5.5 𝜶 ; 𝝈 = −2𝜶
h) condition de compatibilité : Relation permettant de déterminer
les composantes du tenseur déformation en fonction des composantes  Directions principales.
du tenseur déplacement.
Ce sont les vecteurs propres associés aux valeurs propres
𝒖𝒊 𝒖𝒋
𝜺𝒊𝒋 = (
𝒙𝒋
+
𝒙𝒊
) précédemment calculées
𝜎𝑥 = 𝝈 𝑥 𝒏⃗ = 𝒆⃗
⟹ 𝜎𝑥 = 𝝈 𝑥 ⟺ 𝒏 ⃗ = 0.6𝒆 ⃗ + 0.8𝒆 ⃗
Problème 1 : 𝜎𝑥 = 𝝈 𝑥 𝒏 ⃗ = −0.8𝒆 ⃗ + 0.6𝒆 ⃗
c) déterminons l’angle de la rotation entre (𝑒⃗ ) et (𝑛⃗ ).
0.7𝛼 3.6𝛼 0
Le repère (𝑀, 𝑛⃗ , 𝑛⃗ , 𝑛⃗ ) se déduit du repere (𝑒⃗ , 𝑒⃗ , 𝑒⃗ ) par la rotation
On a : 𝜎 = 3.6𝛼 2.8𝛼 0 … MPa
0 0 7.6 d’angle 𝜃 = arccos(0.6) = 53.13°

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 271


d) Valeur de 𝛼 pour un etat triaxiale de révolution.
5.5𝛼 = 7.6 𝑜𝑢
Etat triaxial de révolution ⟺ or 𝛼 𝜖[0; +∞ [
−2𝛼 = 7.6
Donc on a à faire à un état triaxial de révolution ssi 𝜶 = 1.38
0.7 3.6 0
e) On a 𝛼 = 1 ⟹ 𝜎 = 3.6 2.8 0
0 0 7.6
√3
0.7 3.6 0 ⎛ 2 ⎞ 2.4
𝑻⃗(𝒏 )⃗ = 3.6 2.8 0 ⎜ 1 ⎟ = 4.5
0 0 7.6 2 0
⎝0⎠

2.4
⟹ la composante normale de 𝑇⃗(𝑛 )⃗ est de . 4.5 = 4.3
0
0
− 2.4
La composante tangentielle est de g)
√ 4.5 = 2.7
0 On 𝑻⃗(𝒏 )⃗ = (1.97 3.7 5.4)
0
f) Résultat par construction ⟹ La composante normale de 𝑇⃗(𝑛 )⃗ est 6.1

1.97
Et la composante tangentielle est √ 3.7 = −2.21
5.4
0
h) Valeurs de 𝛼 …

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 272


1) Etat de contrainte cylindrique = état de contrainte triaxial donc alors que la sollicitation est interne à la structure (effort tranchant,
𝛼 = 1.38 moment fléchissant, contrainte)
2) Etat de cisaillement simple et hydrostatique est impossible car 2- Donner la différence entre déplacement et déformation – faire un
l’état hydrostatique impose que les trois contraintes soient égales. schéma explicatif.
i) Pour 𝛼 = 1 trouvons la valeurs de la contraintes maximale. Lorsqu’une structure est soumise à une charge, elle se déforme
alors que les points de la structure se déplacent.
𝝈 = 7.6 ; 𝝈 = 5.5 ; 𝝈 = −2
𝝈 𝝈 Exercice 1 :
⟹ 𝑻𝒎𝒂𝒙 = = 4.8
On considère une barre en acier de section et de diamètre 𝐷 soumis
j) Pour 𝜶 = 2 on a 𝝈 = 11; 𝝈 = 7.6; 𝝈 = −4 ⟹ 𝑻𝒎𝒂𝒙 = à une force de traction 𝐹 de direction horizontale (uni-axiale)
𝝈 𝝈
= 7.5
a) schéma de principe
Pour la construction graphique, les directions correspondants au
cisaillement maximum sont les bissectrices de l’angle formé en 𝑀 par
les directions principales définies par les valeurs propres.

ELASTICITE
b) Expressions des déformations latérales et longitudinale
Question de cours : 𝝈𝒙 𝑭 𝑭 𝑭
Lois de Hooke 𝝈𝒙 = 𝑬𝜺𝒙 ⇒ 𝜺𝒙 = or 𝝈𝒙 = =𝝅 =
𝑬 𝑺 𝑫 𝝅𝑫
1- Différence entre action et
sollicitation et donner un exemple pour 𝜺𝒚 = −𝝑𝜺𝒙
chaque cas.
c) Expression du coefficient de poisson.
L’action est une entité qui déforme la
structure la structure (charges, force du 𝜺𝒚 𝑬 𝝅𝑫 𝜺𝒚 𝑬
𝝑=− =
vent…), elle induit des sollicitations 𝝈𝒙 4𝑭
Problème

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 273


1. voir figure
2. voir figure
3. Expression de 𝑂𝑃 en fonction de 𝜎 𝑒𝑡 𝜎
𝝈𝒙 𝝈𝒚
On a: 𝑴𝑷 = 𝑴𝑶 + 𝑶𝑷 ⟹ 𝑶𝑷 = 𝑴𝑷 − 𝑴𝑶 = 𝝈𝒙 − =
𝝈𝒙 𝝈𝒚

4. Expression de tan(𝑂𝑃⃗, 𝑂𝑆⃗) = tan(2𝜑) en fonction de


𝝈𝒙 , 𝝈𝒙 𝒆𝒕 𝝉𝒙𝒚 .
𝑷𝑺 𝝉𝒙𝒚
𝐭𝐚𝐧(2𝝋) = =
𝑶𝑷 𝝈𝒙 𝝈𝒚

5. Calculer le rayon du « cercle de Mohr » de centre 𝑂 et de rayon


𝑅 = 𝑂𝑆 en fonction de 𝝈𝒙 ,𝝈𝒚 ,et 𝝉𝒙𝒚 .
𝝈𝒙 𝝈𝒚
𝑹 = 𝑶𝑺 = √𝑺𝑷 + 𝑶𝑷 = 𝝉𝒙𝒚 + ( )

Nb : Les questions 6 et 7 sont assez évidente : Penner la peine de


vérifier vos résultats graphiquement. Contrôle continu 2014/2015

I.1 La condition de non-inter pénétrabilité de la matière suppose que


le déterminant 𝐽 de 𝐹 soit nul.
On a :𝑥 = 𝑈 + 𝑋 = 𝑎𝑋 𝑋 + 𝑋 ; 𝑥 = 𝑈 + 𝑋 = 𝑏𝑋 𝑋 + 𝑋 ;
𝑥 =𝑋
1 + 𝑎𝑋 𝑎𝑋 0
𝐹= 𝑏𝑋 1 + 𝑏𝑋 0 ⟹ 𝐽 = 𝑑𝑒𝑡𝐹 = 𝑎𝑋 + 𝑏𝑋 + 1
0 0 1

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 274


Le lieu des points où 𝐽 est nul est donc dans la configuration initiale, 1. Au point 𝐷
le plan d’équation 𝒂𝑿 + 𝒃𝑿 + 1 = 0 1 −2 0
2.a) On a : On a :𝐶 = −2 5 0
0 0 1
𝑪 = 𝑭𝑻 𝑭 ⃗ ⃗ √
2𝒂𝑿 + (𝒂 + 𝒃 )𝑿 + 1 𝒂𝑿 + 𝒃𝑿 + (𝒂 + 𝒃 )𝑿 𝑿 0 Posons 𝑢⃗ = ⃗
= 𝑒⃗ ,𝑢⃗′ = ⃗
= (−𝑒⃗ + 𝑒⃗ ) donc
= 𝒂𝑿 + 𝒃𝑿 + (𝒂 + 𝒃 )𝑿 𝑿 2𝒃𝑿 + (𝒂 + 𝒃 )𝑿 + 1 0
0 0 1 𝝀 (𝒖⃗ ) = 𝝀 (𝒆⃗ ) = 𝑪 = 5 ⟹ 𝝀 (𝒖⃗ ) = √5
1 𝝀 (𝒖⃗′ ) = 𝑪(𝒖⃗′ , 𝒖⃗′ ) = √5
(𝑪 − 𝑰)𝑬=
2 𝑪(𝒖⃗ ,𝒖⃗ )
2𝒂𝑿 + (𝒂 + 𝒃 )𝑿 𝒂𝑿 + 𝒃𝑿 + (𝒂 + 𝒃 )𝑿 𝑿 0 2. On a 𝐜𝐨𝐬 𝜶 = = 0.9899
1 𝝀(𝒖⃗ )𝝀(𝒖⃗ )
= 𝒂𝑿 + 𝒃𝑿 + (𝒂 + 𝒃 )𝑿 𝑿 2𝒃𝑿 + (𝒂 + 𝒃 )𝑿 0
2
0 0 0
III.1 si 𝑎 = 𝑏 = 0.05
𝒂𝑿 𝒂𝑿 0
𝑯 = 𝑭 − 𝑰 = 𝒃𝑿 𝒃𝑿 0 et 𝜺= a) on a au point 𝐷
0 0 0
0.95 0.05 0 0.905 −0.005 0
𝒂𝑿 (𝒂𝑿 + 𝒃𝑿 ) 0 𝐹 = −0.05 1.05 0 ,𝐶 = 𝐹 𝐹 = −0.005 1.105 0
(𝒂𝑿 + 𝒃𝑿 ) 𝒃𝑿 0 0 0 1 0 0 1
0 0 1 b) 𝝀 (𝒖⃗ ) = 𝝀 (𝒆⃗ ) = 𝑪 = 1.105 ⟹ 𝝀(𝒖⃗ ) = 1.051

1 0.905 −0.005 0 −1
𝜆 (𝑢⃗′ ) = (−1 1 0) −0.005 1.105 0 1 = 1.01
b) Montrons que si 𝑎 𝑒𝑡 𝑏 sont petits devant 1 on a bien 𝐸 ≈ 𝜀̿ 2
0 0 1 0
On voit bien que si on néglige le terme (𝒂 + 𝒃 ) devant les termes ⟹ 𝜆 𝑢⃗ = 1.005
du premier ordre on a le résultat voulu.
c) Les matrices 𝐸 𝑒𝑡 𝜀̿ au point 𝐷 dans la base B s’écrivent
II. Si 𝑎 = 𝑏 = 1, le plan,lieu des points où 𝐽 = 0, a pour équation : respectivement par 𝑎 = 𝑏 = 0.05
𝑋 + 𝑋 + 1 = 0. Il est claire que les points 𝐶 𝑒𝑡 𝐷 n’appartiennent −0.0475 −0.0025 0 −0.05 0 0
pas à ce plan. 𝑬 = −0.0025 0.0525 0 et 𝜺 = 0 0.05 0
0 0 0 0 0 0

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 275


La matrice 𝜀 constitu bien une approximation de 𝐸. = ∫ (− 𝑒 − 𝑒 𝑠𝑖𝑛𝜃)𝑟𝑑𝑟𝑑𝜃𝑑𝑧
2. Dans l’hypothèse des petites transformations, on a 𝐶̿ ≈ 𝐼 ̿ + 2𝜀̿
0.9 0 0 𝐷𝐼 𝐴 𝐴
𝐶 = 0 1.1 = (− 𝑒 − 𝑒 𝑠𝑖𝑛𝜃)𝑟𝑑𝑟𝑑𝜃𝑑𝑧
0 𝐷𝑡 𝑟 𝑟
0 0 1
𝝀(𝒖⃗ ) = 𝝀(𝒆⃗ ) = 1 + 𝜺 𝒖⃗ , 𝒖⃗ =1+𝜺 = 1.05
𝑫𝑰 𝝅 𝒃
−0.05 0 0 −1 = −𝑨( + 1)𝒆 𝒕 𝐥𝐧( )
1 𝑫𝒕 𝒂
𝝀 𝒖⃗ = 1 + (−1,1,0) 0 0.05 0 1 = 1.
2
0 0 1 0
Problème 𝑵 2 3. Calcul de

On a 𝑣⃗(𝑀) = 𝑟𝑐𝑜𝑠𝜃𝑒 ⃗ et 𝑓(𝑟, 𝑡) = 𝑒 = ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑣 + ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑉.⃗ 𝑛⃗𝑑𝑠 + ∫ (𝑓 − 𝑓 )(𝑉⃗ . 𝑉⃗ )𝑑𝑠

1. Calcul de 𝑫𝑰 𝝅 𝒂 𝒓𝒇 𝒓𝒇
= −𝒆 𝒕 [𝑨 𝐥𝐧 + 𝑨𝒍𝒏 − 𝑩𝒍𝒏
𝑫𝒕 2 𝒃 𝒂 𝒃
= + 𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓. 𝑉⃗ 𝝅 𝒃−𝒂
− (𝑩 − 𝑨) 𝒘𝒔𝒊𝒏𝒘𝒕 ]
4 𝒓𝒇
𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓 = 𝑒⃗ + 𝑒⃗ + 𝑒 ⃗ ,𝑉⃗ = 𝑉 𝑒 ⃗

Donc 𝑔𝑟𝑎𝑑⃗ 𝑓. 𝑉⃗ = 𝑉
𝑫𝒇 𝑨 𝒕
D’où =− 𝒆
𝑫𝒕 𝒓

2. on a 𝐼(𝑡) = ∫ 𝑓(𝑟, 𝑡)𝑑𝑥 . Calcul de

Par définition =∫( + 𝑓𝑑𝑖𝑣𝑉⃗ )𝑑𝑣


( ) ( )
𝑑𝑖𝑣𝑉⃗ = 𝑒⃗ + 𝑒⃗ + 𝑒 ⃗ = (−𝑟𝑠𝑖𝑛𝜃)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 276


Exam 2018-2019

Exercise 2

On considère le système d’équation 𝐴𝑥 = 𝑏 où


−1 2 −3 4
−2 −1 0 1
𝐴=
METHODES NUMERIQUES 3
−5
14 −7
−20 77
7
−75
−21
𝑏= 51
−91
−105
1. Effectuons la factorisation LU de la matrice A

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 277


1 0 0 0  Résolvons l’équation (1)
2 1 0 0
𝐿= et 𝑈=
−3 −4 1 0 On a 𝐿𝑦 = 𝑏 ⇔
5 6 7 0 1 0 0 0 𝑦
−1 2 −3 4 2 1 0 0 𝑦
0 −5 6 −7 𝑦 =
−3 −4 1 0
0 0 8 −9 5 6 7 0 𝑦
0 0 0 10

Ainsi nous pouvons conclure que
1 0 0 0 𝑦 = −21
2 1 0 0 𝑦 + 2𝑦 = 51
𝐴=
−3 −4 1 0 𝑦 − 4𝑦 − 3𝑦 = −91
5 6 7 0 𝑦 + 7𝑦 + 6𝑦 + 5𝑦 = −105
−1 2 −3 4
0 −5 6 −7
∗ On obtient donc 𝑦 =
0 0 8 −9
0 0 0 10
2. Déduction de la solution du système  Résolvons l’équation (2)
On a 𝐴𝑥 = 𝑏 ⇔ (𝐿𝑈)𝑥 = 𝐿(𝑈𝑥 ) = 𝑏
Posons 𝑈𝑥 = 𝑦, cela nous permet d’avoir le système
𝐿𝑦 = 𝑏 (1)
𝑈𝑥 = 𝑦 (2)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 278


𝑈𝑥 = 𝑦 𝑎 4 4 5
−1 2 −3 4 𝑥 𝐴= 4 𝑎 0 𝑏= 1
0 −5 6 −7 𝑥 4 0 𝑎 5
⇔ 𝑥
0 0 8 −9 1. Déterminons la valeur de a pour lesquels la matrice À est
0 0 0 10 𝑥
−21 définie positive
⎛ 93 ⎞ Pour que A soit SDP il faut que tous les mineurs de A soient
= ⎜ 218 ⎟
−2084 strictement positifs.
⎝ ⎠
𝑥 = −208.4  On a 𝐴 = (𝑎) ⇒ |𝐴 | = 𝑎
⎧ 8𝑥 − 9𝑥 = 218 D’où |𝐴 | > 0 si 𝑎 𝜖ℝ∗

⎨ −5𝑥 + 6𝑥 − 7𝑥 = 93  𝐴 =
𝑎 4
⇒ |𝐴 | = 𝑎 − 16
⎩−𝑥 + 2𝑥 − 3𝑥 + 4𝑥 = −21 4 𝑎
⁄ |𝐴 | > 𝑜 ⇔ 𝑎 𝜖 ] − ∞; −4[∪]4; +∞[

On obtient suite aux calculs 𝑥 = ⁄  𝐴 = 𝐴 ⇒ |𝐴 | = 𝑎(𝑎 − 4√2)(𝑎 +
⁄ 4√2)
|𝐴| > 0 ⇒ 𝑎 𝜖 ] − 4√2; 0[∪]4√2; +∞[
En définitive la matrice est SDP si 𝑎 𝜖 ]4√2; +∞[

Exercise 3 2. Ecrivons explicitement les méthodes de Jacobi et de gauss

On a siedel pour le système

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 279


𝐴𝑥 = 𝑏 𝑎 0 0 𝑥
4 𝑎 0 𝑦
Ces deux méthodes sont entièrement déterminer par leurs 𝑧
4 0 𝑎
différentes matrices. 0 −4 −4 𝑥
= 0 0 0 𝑦
 Méthode Jacobi 0 0 0 𝑧
𝐵 =𝐷 (𝐿 − 𝑈) 𝑎𝑥 = −4𝑦 − 4𝑧
⇔ 4𝑥 + 𝑎𝑦 =0
Pour obtenir la matrice 𝐵 il suffit de diviser 4𝑥 + 𝑎𝑧 =0
4
les éléments d’une ligne par l’opposer de l’élément ⎧𝑥 = − (𝑦 + 𝑧 )
⎪ 𝑎
diagonal puis annuler tous les termes diagonaux. 16
⇔ 𝑦 = (𝑦 + 𝑧 )
Ainsi on obtient 𝐵 = ⎨ 𝑎
⎪ 16
0 −4 −4 𝑧 = (𝑦 + 𝑧 )
𝑎 𝑎 ⎩ 𝑎
−4 0 0 ⇒
𝑎
−4 4 4
𝑎 0 0 0 − −
⎛ 𝑎 𝑎⎞
 Matrice de gauss siedel 16 16
𝐵 = ⎜0 ⎟
𝐵 = (𝐷 − 𝐿) 𝑈 ⎜ 𝑎 𝑎 ⎟
16 16
Posons (𝐷 − 𝐿)𝑋 = 𝑈𝑋 ⇔
⎝0 𝑎 𝑎 ⎠

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 280


3. Déterminons les valeurs de a pour lesquels ces méthodes La méthode de Jacobi converge si
convergent 4√2
𝜌 𝐵 <1⇔ <1
|𝑎|
 Méthode de Jacobi
⇔𝑎𝜖]
0 −4 −4
𝑎 𝑎 − 4√2; 0[∪]4√2; +∞[
On a 𝐵 = −4 0 0
𝑎  Méthode de Gauss Siedel
−4 0 0
𝑎
On a
Déterminons le spectre de 𝐵 4 4
0 − −
Soit 𝜆 𝜖 𝑠𝑝 𝐵 ⇔ 𝐵 − 𝜆𝐼 = 0 ⇔ ⎛ 𝑎 𝑎⎞
−4 −4 16 16
−𝜆 𝑎 𝑎 𝐵 = ⎜0 ⎟
−4 ⎜ 𝑎 𝑎 ⎟
𝑎 −𝜆 0 =0⇔ 16 16
−4
𝑎 0 −𝜆 ⎝0 𝑎 𝑎 ⎠
𝜆=0
⎧ √
𝜆=−
Déterminons le spectre de 𝐵
⎨ √
⎩ 𝜆=
√ √
Ainsi 𝑠𝑝 𝐵 = {0; ;− }

On déduit que 𝜌 𝐵 =
| |

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 281


Soit 𝜆 𝜖 𝑠𝑝(𝐵 ) ⇔ |𝐵 − 𝜆𝐼 | = 0 ⇔ Exercice 4
−𝜆 − − 1. Determinons une formule d’approximation d’ordre 2 de
0 −𝜆 =0⇔ 𝑓′en 𝑥 𝜖]0; 1[
0 −𝜆 Soit h>0 on suppose que ] 𝑥 − ℎ; 𝑥 + ℎ[ ∁ ]0; 1[
𝜆=0
⎧ On a 𝑓(𝑥 + ℎ) = 𝑓 (𝑥 ) + ℎ𝑓 (𝑥 ) +

𝜆=−
ℎ 𝑓 (𝑥 ) + 𝜃 (ℎ ) (1)
⎨ √
⎩ 𝜆= 1
𝑓(𝑥 − ℎ) = 𝑓 (𝑥 ) − ℎ𝑓 (𝑥 ) + ℎ 𝑓 (𝑥 )
2
Ainsi 𝑠𝑝(𝐵 ) = {0; } + 𝜃 (ℎ ) (2)
On déduit que 𝜌(𝐵 ) = (1) − (2) ⇔ 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓 (𝑥 − ℎ)
= 2ℎ𝑓 (𝑥 ) + 𝜃 (ℎ )
La méthode de Gauss Siedel converge si ⇔ 𝑓 (𝑥 )
32 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥 − ℎ)
𝜌(𝐵 ) < 1 ⇔ <1 =
𝑎 2ℎ
⇔𝑎𝜖] + 𝜃 (ℎ ) ⇔ 𝑓 (𝑥 )
− 4√2; 0[∪]4√2; +∞[ 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥 − ℎ)

2ℎ

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 282


2. Déterminons une formule d’approximation d’ordre 2 de 3. On considère le maillage suivant 𝑥 = 0 < 𝑥 < 𝑥 <
𝑓′′en 𝑥 𝜖]0; 1[ ,,,< 𝑥 = 1
𝑥 = 𝑥 + 𝑖ℎ Avec ℎ =
Dans les mêmes conditions que précédemment on a
1 Posons
𝑓(𝑥 + ℎ) = 𝑓 (𝑥 ) + ℎ𝑓 (𝑥 ) + ℎ 𝑓 (𝑥 )
2 𝑢 (𝑥 ) = 𝑢
1
+ ℎ 𝑓 ( ) (𝑥 ) + 𝜃(ℎ ) (1) 𝑎 (𝑥 ) = 𝑎
6 𝑏 (𝑥 ) = 𝑏
1
𝑓(𝑥 − ℎ) = 𝑓 (𝑥 ) − ℎ𝑓 (𝑥 ) + ℎ 𝑓 (𝑥 ) 𝑐 (𝑥 ) = 𝑐
2
1 𝑓(𝑥 ) = 𝑓
+ ℎ 𝑓 ( ) + 𝜃 (ℎ ) (2)
6 En utilisant les formules aux différents on obtient
𝑢(𝑥 + ℎ) − 𝑢(𝑥 − ℎ)
𝑢 (𝑥 ) ≈ ⇔𝑢
(1) + (2) ⇔ 2ℎ
𝑢 −𝑢
𝑓(𝑥 + ℎ) + 𝑓 (𝑥 − ℎ) =
2ℎ
= 2𝑓 (𝑥 ) + ℎ 𝑓 ( ) + 𝜃 (ℎ ) ⇔ 𝑢(𝑥 + ℎ) − 2𝑢(𝑥 ) + 𝑢(𝑥 − ℎ)
𝑓 (𝑥 + ℎ) − 2𝑓(𝑥 ) + 𝑓(𝑥 − ℎ) 𝑢 (𝑥 ) ≈
𝑓 (𝑥 ) = ℎ
ℎ ⇔
+ 𝜃 (ℎ ) ⇔ 𝑢 − 2𝑢 + 𝑢
𝑓(𝑥 + ℎ) − 2𝑓(𝑥 ) + 𝑓 (𝑥 − ℎ) 𝑢 =
𝑓 (𝑥 ) ≈ ℎ

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 283


Alors ∀𝑖 = 1 … 𝑛 𝑛 0
𝑎 ⎛𝑚 𝑛 𝑙 ⎞
− (𝑢 − 2𝑢 + 𝑢 ) 𝐴=⎜ ⋱ ⋱ ⋱
ℎ ⎟
𝑏 ⋱ ⋱ 𝑙
+ (𝑢 − 𝑢 ) + 𝑐 𝑢 = 𝑓 ⎝ 𝑚 𝑛 ⎠
2ℎ
𝑎 𝑏 𝑢
⇔ −𝑢 +
ℎ 2ℎ ⋮
2𝑎 𝑈= ⋮
+𝑢 +𝑐 𝑢

𝑎 𝑏 𝑓
+𝑢 − + =𝑓 ⋮
ℎ 2ℎ 𝐹=

Pour 𝑖 = 1 , 𝑢 =𝑢 =0 𝑓
𝑢 −𝑢 2𝑎
𝑢′ = ⇔𝑢 =0⇔𝑢 +𝑐 =𝑓 Contrôle continu 2017-2018
2ℎ ℎ

⎧𝑚 = − +

Posons 𝑛 = +𝑐

⎪𝑙 = − +

On obtient ainsi le système 𝐴𝑈 = 𝐹 tel que

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 284


LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 285
Contrôle continu 2016-2017

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 286


Exercice 1 : Questions de cours

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 287


1. Condition de suffisance sur 𝑔 pour que la méthode soit d’ordre 𝑝. Bref Résumé
On suppose que 𝑔 ∈ 𝐶 ([𝑎, 𝑏]) et que 𝑔( ) existe sur [𝑎, 𝑏].
La factorisation 𝐴 = 𝐿𝑈 est unique lorsqu’on fixe les termes de la
Soit 𝑥 ∗ = lim 𝑥 . Si 𝑔 (𝑥 ∗ ) = 𝑔 (𝑥 ∗ ) = ⋯ = 𝑔 ( )
(𝑥 ∗ ) = 0 et diagonale de l’une des matrices.

𝑔 (𝑥 ∗ ) ≠ 0 , alors la convergence de la méthode est d’ordre 𝑝. A l’étape 𝑘, on obtient 𝐴 = 𝑇 𝑇 … 𝑇 𝐴 avec
1 0 ⋯ 0 0 0 ⋯ 0
2. Non, la factorisation 𝐿𝑈 n’est possible que si tous les mineurs ⎡0 1 ⋱ 0 0 0 … 0⎤
principaux de 𝐴 sont non nuls ⎢0 ⋱ ⋱ 0 0 0 ⋯ 0⎥
3. Intérêt de la factorisation ⎢ ⎥
⋮ ⋱ 0 1 0 ⋮ ⋮ ⋮
⎢ ⎥
 La factorisation nous évite la répétition du processus de 𝑇 = ⋮ ⋮ 0 −𝑙
( ) ⋱ 0 ⋮ ⋮ et
résolution ⎢ ⎥
⎢⋮ ⋮ ⋮ ⋮ 0 ⋱ ⋮ ⋮⎥
 La méthode de factorisation est plus performante ⎢⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋱ 0⎥
Supposons qu’on a une équation du type 𝐴 (𝑥) = 𝑏 ⎣ 0 … 0 −𝑙 ( ) 0 ⋯ 0 1⎦
Pour 𝑘 = 2, 𝑙 = 𝑎 ⁄𝑎
On a
- Le cout de la méthode directe est Ο 𝑛
1 0 ⋯ 0 0 0 ⋯ 0
- Le cout de la méthode de factorisation est Ο( 𝑛 ) ⎡0 1 ⋱ 0 0 0 … 0⎤
⎢0 ⋱ ⋱ 0 0 0 ⋯ 0⎥
4. a- Condition nécessaire et suffisante de convergence ⎢ ⎥
La méthode itérative converge ssi 𝜌(𝐵) < 1 où 𝜌(𝐵) est le ⋮ ⋱ 0 1 0 ⋮ ⋮ ⋮

𝑇 = ⋮ ⋮ 0 𝑙 ⎥
⋱ 0 ⋮ ⋮
rayon spectral de 𝐵. ⎢ ( ) ⎥
b- Condition suffisante de convergence ⎢ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ 0 ⋱ ⋮ ⋮ ⎥
S’il existe une norme matricielle ‖. ‖/‖𝐵‖ < 1, alors la ⎢⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋱ 0⎥
⎣0 … 0 𝑙 ( ) 0 ⋯ 0 1⎦
méthode converge.
A l’issue de l’élimination, on a:
5. Si 𝐴 est à stricte dominance diagonale par ligne ou par colonne
alors les méthodes de Jacobi et Gauss-Seidel convergent 𝑈 = 𝑇 𝑇 …𝑇 𝐴
Exercice 2 Factorisation 𝑳𝑼
𝐴 = 𝑇 𝑇 …𝑇 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝐿 = 𝑇 𝑇 …𝑇 =
∑ 𝑇 − (𝑛 − 2)𝐼

𝐴𝑥 = 𝑏 avec

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 288


7 5 3 1 −22 7 5 3 1 𝐿
−14 −5 −9 −1 63 0 5 −3 1 𝐿
𝐴= 𝑏= 𝐴 = 𝑇
21 5 18 2 −106 0 0 3 1 𝐿
−28 −5 −27 −2 150 0 0 0 1 𝐿 + 2𝐿
1. Factorisation 𝐿𝑈 de la matrice 1 0 0 0
0 1 0 0
7 5 3 1 𝐿 =
0 0 1 0
−14 −5 −9 −1 𝐿
𝐴= 0 0 2 1
21 5 18 2 𝐿
−28 −5 −27 −2 𝐿
𝐴 =𝑇𝑇𝑇𝐴
𝐿 𝐴=𝑇 𝑇 𝑇 𝐴 ; 𝐴 = 𝐿𝑈 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝐿 = 𝑇 𝑇 𝑇
7 5 3 1
0 5 −3 1 𝐿 + 2𝐿
𝐴 = 𝟏 𝟎 𝟎 𝟎 𝟕 𝟓 𝟑 𝟏
0 −10 9 −1 𝐿 − 3𝐿
0 15 −15 2 𝐿 + 4𝐿 −𝟐 𝟏 𝟎 𝟎 𝟎 𝟓 −𝟑 𝟏
𝑳= 𝑼 = 𝑨𝟑 =
1 0 0 0 𝟑 −𝟐 𝟏 𝟎 𝟎 𝟎 𝟑 𝟏
2 1 0 0 −𝟒 𝟑 −𝟐 𝟏 𝟎 𝟎 𝟎 𝟏
𝑇 = 2- Déduisons la solution 𝑥 du système
−3 0 1 0
4 0 0 1 𝐿𝑦 = 𝑏
𝐴𝑥 = 𝑏 ⇔
𝑦 = 𝑈𝑥
7 5 3 1 𝐿
0 5 −3 1 𝐿
𝐴 = 𝑇 −22
0 0 3 1 𝐿 + 2𝐿
0 0 −6 −1 𝐿 − 3𝐿 19
𝐿𝑦 = 𝑏 ⇒ 𝑦 =
1 0 0 0 −2
0 1 0 0 1
=
0 2 1 0
0 −3 0 1 −𝟓
𝟑
𝑈𝑥 = 𝑦 ⇒ 𝒙 =
−𝟏
𝟏
Exercice 3 : Méthodes itératives de résolution des SEL

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 289


1. a) Valeurs de a pour que les méthodes de Jacobi et Gauss- Ainsi 𝜌(𝐵 ) =
Seidel convergent
 Méthode de Jacobi La méthode converge ssi 𝜌(𝐵 ) < 1
𝐵 = 𝐷 (𝐿 + 𝑈) La méthode de Gauss-Seidel converge donc ssi 𝒂 ∈
4 0 0 0 0 𝑎
𝐷= 𝐿= 𝑈= −𝟒√𝟐 ; 𝟒√𝟐
0 8 𝑎 0 0 0
0 𝑎 b) Détermination du paramètre optimal de la méthode de SOR lorsque
𝐵 = 𝑎=2
𝑎 0
Il est donné par 𝜔 =
√ √ ( )
det 𝐵 − 𝜆𝐼 = 𝜆− 𝜆+

det 𝐵 − 𝜆𝐼 =0⇔𝜆=

𝑎 𝑜𝑢 𝜆 = −

𝑎 Pour 𝑎 = 2, 𝜌 𝐵 =
𝟒
√ Le paramètre optimal est donc 𝝎𝒐 =
Ainsi 𝜌 𝐵 = |𝑎| 𝟐 √𝟏𝟒

2- 𝐴 = 𝐷 − 𝐿 − 𝑈
La méthode converge ssi 𝜌 𝐵 <1
a) Montrons que cette méthode peut s’écrire sous la forme 𝑥 ( )
=
La méthode de Jacobi converge donc ssi 𝒂 ∈
𝑀(𝑟, 𝜔)𝑥 ( ) + 𝑐
−𝟒√𝟐 ; 𝟒√𝟐 On a :
 Méthode de Gauss-Seidel ( ) ( ) ( )
𝑎 𝑥 =𝑎 𝑥 + 𝜔(𝑏 − ∑ 𝑎 𝑥 )+
𝐵 = (𝐷 − 𝐿) 𝑈
( ) ( )
𝑟∑ 𝑎 (𝑥 −𝑥 ),
0 𝑎 ⇔𝑎 𝑥
( )
+𝑟∑ 𝑎 𝑥
( )
=𝑎 𝑥
( )
+ 𝜔(𝑏 −
𝐵 =
( ) ( )
0 ∑ 𝑎 𝑥 +𝑟∑ 𝑎 𝑥
det(𝐵 − 𝜆𝐼 ) = −𝜆 −𝜆 + ⇔ (𝐷𝑥 ( )
− 𝑟𝐿𝑥 ( )
= 𝐷𝑥 ( )
+ 𝜔𝑏 + 𝜔(𝐿 + 𝑈 −
𝐷)𝑥 ( ) − 𝑟𝐿𝑥 ( )
det(𝐵 − 𝜆𝐼 ) = 0 ⇔ 𝜆 = 0 𝑜𝑢 𝜆 =

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 290


Car ∑ 𝑎 𝑥
( )
=∑ 𝑎 𝑥
( )
+∑ 𝑎 𝑥
( )
+  La méthode de Gauss-Seidel
( ) La matrice de la méthode est donnée par :
∑ 𝑎 𝑥
𝐵 = (𝐷 − 𝐿) 𝑈
(𝐿𝑥 ( ) ) = − ∑ 𝑎 𝑥
( )
(𝑈𝑥 ( ) ) = On remarque que : 𝑴(𝟏 ; 𝟏) = (𝑫 − 𝑳) 𝟏 𝑼 = 𝑩𝑮𝑺
( ) ( ) Donc cette méthode permet d’obtenir la méthode de
−∑ 𝑎 𝑥 (𝐷𝑥 ( ) ) = 𝑎 𝑥
Gauss-Seidel avec
⇔ (𝐷 − 𝑟𝐿)𝑥 ( )
= (1 − 𝜔)𝐷 + (𝜔 − 𝑟)𝐿 + 𝜔𝑈 𝑥 ( )
+ 𝝎=𝒓=𝟏
𝜔𝑏  La méthode de SOR
𝐵 = ( 𝐷 − 𝐿) ( 𝐷 + 𝑈)
Ainsi
𝟏
On remarque que : 𝑴(𝝎, 𝝎) = (𝑫 − 𝝎𝑳) (𝟏 −
𝑥( )
= (𝐷 − 𝑟𝐿) ((1 − 𝜔)𝐷 + (𝜔 − 𝑟)𝐿 + 𝜔𝑈)𝑥 ( )
+ (𝐷
𝝎)𝑫 + 𝝎𝑼 = 𝝎𝑩𝑺𝑶𝑹
− 𝑟𝐿) 𝜔𝑏
Ainsi on peut obtenir la méthode de relaxation à partir
Donc 𝒙(𝒌 𝟏)
= 𝑴(𝒓, 𝝎)𝒙(𝒌) + 𝒄
de cette méthode en prenant 𝒓 = 𝝎
Avec
c) Montrons que les valeurs propres 𝜆 de 𝑀(𝑟, 𝜔) sont les racines
de l’équation det(𝛼𝐷 − 𝛽𝐿 − 𝜔𝑈) = 0 avec 𝛼 = 𝜆 + 𝜔 − 1 et
𝑴(𝒓, 𝝎) = (𝑫 − 𝒓𝑳) 𝟏 ((𝟏 − 𝝎) 𝑫 + (𝝎 − 𝒓) 𝑳 +
𝒂 𝒃
𝛽 = (𝜆 − 1)𝑟 + 𝜔
det( 𝑀(𝜔, 𝜔) − 𝜆𝐼) = 0
𝝎
⏟ 𝑼) 𝒆𝒕 𝒄 =( 𝑫 − 𝒓𝑳) 𝟏 𝝎𝒃 ⇔ det (𝐷 − 𝑟𝐿) (1 − 𝜔)𝐷 + ( 𝜔 − 𝑟)𝐿 + 𝜔𝑈 − 𝜆𝐼 = 0
𝒆
⇔ det(𝐷 − 𝑟𝐿) (1 − 𝜔)𝐷 + ( 𝜔 − 𝑟)𝐿 + 𝜔𝑈 − 𝜆(𝐷 −
b) Vérifions que cette méthode permet d’obtenir
𝑟𝐿) = 0
 La méthode de Jacobi
La matrice de la méthode est ⇔ det(𝐷 − 𝑟𝐿) . det (1 − 𝜔)𝐷 + ( 𝜔 − 𝑟)𝐿 + 𝜔𝑈 − 𝜆(𝐷 −
𝐵 = 𝐷 (𝐿 + 𝑈) 𝑟𝐿) = 0
On remarque que : 𝑴(𝟎 ; 𝟏) = 𝑫 𝟏 (𝑳 + 𝑼) = 𝑩𝑱 ⇔ 𝑑𝑒𝑡 (1 − 𝜔)𝐷 + ( 𝜔 − 𝑟)𝐿 + 𝜔𝑈 − 𝜆(𝐷 − 𝑟𝐿) =
0 𝑐𝑎𝑟 det(𝐷 − 𝑟𝐿) ≠ 0
Donc cette méthode permet d’obtenir la méthode de
⇔ 𝐝𝐞𝐭( ( 𝝀 + 𝝎 − 𝟏) 𝑫 − 𝝎 + 𝒓(𝝀 − 𝟏) 𝑳 − 𝝎𝑼) = 𝟎
Jacobi avec 𝝎 = 𝟏 𝒆𝒕
𝜶 𝜷
𝒓=𝟎

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 291


Donc trouver les valeurs propres de 𝑴(𝒓, 𝝎) revient à trouver  Ordre de convergence
les racines de l’équation 𝐝𝐞𝐭(𝜶𝑫 − 𝜷𝑳 − 𝝎𝑼) = 𝟎 avec 𝜶 = 𝝀 + 𝑔 (𝑥) = (−6𝑥)
𝝎 − 𝟏 et 𝜷 = (𝝀 − 𝟏)𝒓 + 𝝎 √
𝑔 √𝐴 = − ≠0
Exercice 4 Méthodes du point fixe
L’ordre de convergence de la méthode est 𝟐
1. Vérifions que ces fonctions admettent √𝐴 comme point fixe  Méthode définie par 𝒈𝟑
 𝒈𝟏 (𝒙) = 𝟐𝒙 − √𝑨 𝑔 (𝑥) = 1−
On a 𝒈𝟏 √𝑨 = √𝑨
Ainsi 𝒈𝟑 (√𝑨) = 𝟎 < 𝟏 donc la méthode converge
Donc 𝑔 admet √𝐴 comme point fixe  Ordre de convergence
𝒙 𝟑𝑨 𝒙𝟐
 𝒈𝟐 (𝒙) = 𝑔 (𝑥) =
𝟐𝑨
On a 𝒈𝟐 √𝑨 = √𝑨 √
𝑔 √𝐴 = ≠0
Donc 𝑔 admet √𝐴 comme point fixe L’ordre de convergence de la méthode est 𝟐
𝟏 𝑨
 𝒈𝟑 (𝒙) = (𝒙 + )  Méthode définie par 𝒈𝟒
𝟐 𝒙
On a 𝒈𝟑 √𝑨 = √𝑨 𝑔 (𝑥) = − + −
Donc 𝑔 admet √𝐴 comme point fixe Ainsi 𝒈𝟒 (√𝑨) = 𝟎 < 𝟏 donc la méthode converge
𝟑𝑨 𝟑𝒙 𝒙𝟑  Ordre de convergence
 𝒈𝟒 (𝒙) = + −
𝟖𝒙 𝟒 𝟖𝑨
𝑔 (𝑥) = −
On a 𝒈𝟒 √𝑨 = √𝑨
Donc 𝑔 admet √𝐴 comme point fixe 𝑔 √𝐴 = 0
( )
2. Analysons la convergence de ces méthodes 𝑔 (𝑥) = − −
 Méthode définie par 𝒈𝟏 ( )
𝑔 √𝐴 = − ≠ 0
𝑔 (𝑥) = 2
L’ordre de convergence de la méthode est 𝟑
Ainsi 𝒈𝟏 (√𝑨) = 𝟐 > 𝟏 donc la méthode diverge
 Méthode définie par 𝒈𝟐 Examen 2016-2017
𝑔 (𝑥) = (3𝐴 − 3𝑥 )
Ainsi 𝒈𝟐 (√𝑨) = 𝟎 < 𝟏 donc la méthode converge Exercice 1

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 292


1. La méthode de Richardson généralisée converge ssi 𝐵 = max ∑ 𝑏
𝜌(𝐵 ) = max |1 − 𝛼𝜆| < 1
∈ ( ) = max ∑ +∑
⇔ |1 − 𝛼𝜆| < 1 ∀ 𝜆 ∈ 𝑆𝑝(𝐴)

Supposons 𝑆𝑝(𝐴) ⊂ ℝ
= max <1
𝜌(𝐵 ) < 1 ⇔ 0 < 𝜆 < ∀ 𝜆 ∈ 𝑆𝑝(𝐴)
Le paramètre optimal de convergence de la méthode est donné à
par
D’où 𝐵 <1
𝛼 = 𝑎𝑟𝑔 min∗ (𝑚𝑎𝑥|1 − 𝛼𝜆|)
∈ℝ Ainsi 𝝆 𝑩𝑱 < 𝟏 et donc la méthode converge
𝟐
On obtient 𝜶𝒐 =  Méthode de Gauss-Seidel
𝝀𝒎𝒊𝒏 𝝀𝒎𝒂𝒙
2. Intérêt de la factorisation (cf CC 2016-2017) Soit 𝜆 ∈ 𝑆𝑝(𝐵 ) et soit 𝑥 ≠ 0 un vecteur propre
3. Méthodes de factorisation et conditions de validité associé à 𝜆
 Factorisation 𝑳𝑼 On a 𝐵 𝑥 = 𝜆𝑥
Elle n’est possible que si tous les mineurs principaux ⇔ (𝐷 − 𝐿) 𝑈𝑥 = 𝜆𝑥
de 𝐴 sont non nuls ⇔ 𝑈𝑥 + 𝜆𝐿𝑥 = 𝜆𝐷𝑥
 Factorisation 𝑨 = 𝑳𝑳𝑻 𝐿 matrice inf-triangulaire ⇔ −∑ 𝑎 𝑥 − 𝜆 ∑ 𝑎 𝑥 = 𝜆𝑎 𝑥
Elle n’est possible que si A est une matrice symétrique 𝑥 ≠ 0 ⇒ ∃𝑘 ∈ {1; 2; … ; 𝑛}⁄|𝑥 | = max |𝑥 | ≠ 0
définie positive
Ainsi – ∑ 𝑎 𝑥 −𝜆∑ 𝑎 𝑥 = 𝜆𝑎 𝑥
 Factorisation 𝑸𝑹
4. Démonstration ⇒ −𝜆 ∑ 𝑎 −∑ 𝑎 = 𝜆𝑎
Soit 𝐴 = (𝑎 ) , une matrice à stricte dominance ⇒ |𝜆||𝑎 | ≤ |𝜆| ∑ 𝑎 +∑ 𝑎 car ≤
diagonale par ligne alors
1
∀𝑖 ∈ {1,2, … , 𝑛} on a |𝑎 | > ∑ 𝑎
⇒ |𝜆| |𝑎 | − ∑ 𝑎 ≤∑ 𝑎
 Méthode de Jacobi ⇒ |𝜆| ≤ |

<1
𝐵 = 𝐷 (𝐿 + 𝑈) | ∑

𝑏 =0 Ainsi 𝝆(𝑩𝑮𝑺 ) < 𝟏 et donc la méthode converge


𝐵 = (𝑏 ) , avec
𝑏 =− 𝑗≠𝑖

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 293


Exercice 2 Factorisation 𝑳𝑼 6 1 5 0 𝐿
0 5 2 3 𝐿
1. Factorisation 𝐿𝑈 de la matrice 𝐴 =
𝐿
𝑇 =
0 0 3 1
6 1 5 0 𝐿 0 0 0 4 𝐿 + 2𝐿
−24 1 −18 3 𝐿 1 0 0 0
𝐴=
12 −13 7 −8 𝐿 0 1 0 0
−18 17 −13 14 𝐿 0 0 1 0
0 0 2 1
6 1 5 0 𝐿
0 5 2 3 𝐿 + 4𝐿 𝐴 =𝑇𝑇𝑇𝐴
𝐴 = 𝑇 =
0 −15 −3 −8 𝐿 − 2𝐿
0 20 2 14 𝐿 + 3𝐿
𝐴=𝑇 𝑇 𝑇 𝐴 ; 𝐴 = 𝐿𝑈 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝐿 =
1 0 0 0
4 1 0 0 𝑇 𝑇 𝑇
−2 0 1 0
3 0 0 1 1 0 0 0
−4 1 0 0
𝐿= 𝑈=𝐴 =
6 1 5 0 𝐿 2 −3 1 0
0 5 2 3 𝐿 −3 4 −2 1
𝐴 = 𝑇 = 6 1 5 0
0 0 3 1 𝐿 + 3𝐿
0 0 −6 2 𝐿 − 4𝐿 0 5 2 3
1 0 0 0 0 0 3 1
0 1 0 0 0 0 0 4
0 3 1 0
0 −4 0 1 2. Déduisons la solution 𝑥 du système
𝐿𝑦 = 𝑏
𝐴𝑥 = 𝑏 ⇔
𝑦 = 𝑈𝑥

14
2
𝐿𝑦 = 𝑏 ⇒ 𝑦 =
8
20

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 294


⇔ 128𝜆 − 𝑎 𝜆 = 0
2
⇔ 𝜆 = 0 𝑜𝑢 𝜆 =
−3
𝑈𝑥 = 𝑦 ⇒ 𝑥 =
1 Ainsi 𝜌(𝐵 ) =
5
Exercice 3 Méthodes itératives de résolution des SEL La méthode converge ssi 𝜌(𝐵 ) < 1
1. Voir CC 2016-2017 La méthode de Jacobi converge donc ssi 𝒂 ∈
2. Voir CC 2016-2017 −𝟖√𝟐 ; 𝟖√𝟐
3. Voir CC 2016-2017
4. a) En utilisant les résultats précédents, déterminons les valeurs a) Déterminons le paramètre optimal de convergence de la
de 𝑎 pour lesquelles ces méthodes convergent méthode de SOR
 Méthode de Jacobi Pour 𝑎 ∈ −8√2 ; 8√2 , on a 𝜔 =
( )
det(𝑀(0; 1) − 𝜆𝐼 ) = 0
𝟏𝟔√𝟐
⇔ det( 𝜆𝐷 − 𝐿 − 𝑈) = 0 𝜌 𝐵 = et obtient alors 𝝎𝒐 =
𝟖√𝟐 𝟏𝟐𝟖 𝒂𝟐
8𝜆 −𝑎
⇔ =0 Exercice 4
−𝑎 16𝜆
⇔ 128𝜆 − 𝑎 = 0 1. Formule aux différences d’ordre 2 pour l’approximation de
⇔𝜆=

𝑜𝑢 𝜆 = −

𝑢 en un point 𝑥 ∈ ]0; 1[
𝒖(𝒙𝟎 𝒉) 𝒖(𝒙𝟎 𝒉)
Ainsi 𝜌 𝐵 =

|𝑎| 𝒖 (𝒙𝟎 ) ≃
𝟐𝒉
Avec 𝑢 de classe 𝐶 et 𝑢( ) bornée
La méthode converge ssi 𝜌 𝐵 <1
2. Formule aux différences d’ordre 2 pour l’approximation de
La méthode de Jacobi converge donc ssi 𝒂 ∈ 𝑢 en un point 𝑥 ∈ ]0; 1[
−𝟖√𝟐 ; 𝟖√𝟐 𝒖(𝒙𝟎 𝒉) 𝟐𝒖(𝒙𝟎 ) 𝒖(𝒙𝟎 𝒉)
𝒖 (𝒙𝟎 ) ≃
𝒉𝟐
 Méthode de Gauss-Seidel 3.
det(𝑀(1; 1) − 𝜆𝐼 ) = 0 a) Le système discret issu de cette approximation
⇔ det( 𝜆𝐷 − 𝜆𝐿 − 𝑈) = 0 𝑥 = 𝑥 + 𝑖ℎ
8𝜆 −𝑎 𝑥 =𝑥 +ℎ
⇔ =0
−𝑎 𝜆 16𝜆
Détermination du problème discret associé

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 295


Soit 𝑖 ∈ {1; 2; … ; 𝑁 − 1} 𝒙(𝟎) ∈ ℝ𝒏
( ) ( ) ( ) (𝒌 𝟏) (𝒌 𝟏) (𝒌) 𝒊=
𝑢 (𝑥 ) ≃ 𝒙𝒊 = (𝒇𝒊 − 𝜸𝒙𝒊 𝟏 − 𝜷𝒙𝒊 𝟏 )/ 𝜶
𝟐; 𝟑; … ; 𝒏 − 𝟏
( ) ( )
𝑢 (𝑥 ) ≃ 𝒙𝟏
(𝒌 𝟏) (𝒌)
= (𝒇𝟏 − 𝜷𝒙𝟐 )/ 𝜶
Si on pose 𝑢 ≃ 𝑢(𝑥 ) 𝒙𝒏
(𝒌 𝟏) (𝒌)
= (𝒇𝟏 − 𝜸𝒙𝒏 𝟏 )/ 𝜶
On a pour 𝑖 = 1; 2; . . ; 𝑁 − 1
− (𝑢 − 2𝑢 + 𝑢 )+ (𝑢 −𝑢 )=𝑓 c) On suppose que 𝑎(𝑥) = 𝑏(𝑥) = 𝑓(𝑥) = 1 et 𝑁 = 4. En
utilisant la méthode d’élimination de Gauss ; déterminer
− − 𝑢 + 𝑢 + − 𝑢 =𝑓
les valeurs approchées de 𝑢 aux points 𝑥 = 0.25, 𝑥 =
𝑖=1 𝑢 + − 𝑢 =𝑓 0.5 et𝑥 = 0.75.
𝛼 = 32; 𝛽 = −14; 𝛾 = −18
𝑖 =𝑁−1 − − 𝑢 + 𝑢 =𝑓 𝑢
32 −14 0 1
Le problème discret est équivalent à On a −18 32 −14 𝑢 = 1
𝒇𝟏 𝒖𝟏 0 −18 32 𝑢 1
⎡ ⎤ ⎡ 𝒖𝟐 ⎤
𝒇𝟐 Elimination de Gauss
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
𝑨𝒉 𝑼 = 𝑭 avec 𝑭 = ⎢ ⋮ ⎥ 𝑼=⎢ ⋮ ⎥ 32 −14 0 ⋮ 1 𝐿
⎢𝒇𝑵 𝟐 ⎥ ⎢𝒖 𝑵 𝟐 ⎥ −18 32 −14 ⋮ 1 𝐿
⎣𝒇𝑵 𝟏 ⎦ ⎣𝒖 𝑵 𝟏 ⎦ 0 −18 32 ⋮ 1 𝐿
𝜶 𝜷 𝟎 ⋯ 𝟎
⎡ ⎤ 𝐿
𝜸 𝜶 𝜷 ⋱ ⋮ 32 −14 0 ⋮ 1
⎢ ⎥ 𝟐𝒂 𝒃
𝑨𝒉 = ⎢ 𝟎 ⋱ ⋱ ⋱ 𝟎 ⎥ 𝒂𝒗𝒆𝒄 𝜶 = 𝟐 ; 𝜷 = − ~ 0 −14 ⋮ 𝐿 + 𝐿
𝒉 𝟐𝒉
⎢ ⋮ ⋱ ⋱ ⋱ 𝜷⎥ 0 −18 32 ⋮ 1 𝐿
⎣ 𝟎 ⋯ 𝟎 𝜸 𝜶⎦
𝒂 𝒂 𝒃
;𝜸 = − − 32 −14 0 ⋮ 1 𝐿
𝒉𝟐 𝒉𝟐 𝟐𝒉
b) Adaptation de la méthode de Gauss-Seidel
~ 0 −14 ⋮ 𝐿
0 0 ⋮ 𝐿 + 𝐿
La matrice 𝐴 étant tridiagonale la méthode s’écrit :
𝟏𝟕𝟕
On obtient 𝒖𝟏 = 𝒖(𝒙𝟏 ) = ≈ 𝟎. 𝟎𝟖𝟓
𝟐𝟎𝟖𝟎

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 296


𝒖𝟐 = 𝒖(𝒙𝟐 ) =
𝟖
≈ 𝟎. 𝟏𝟐𝟑 1 1 1 𝐿
𝟔𝟓 𝐴 = 0 𝐿
𝟐𝟎𝟗 1 1
𝒖𝟑 = 𝒖(𝒙𝟑 ) = ≈ 𝟎. 𝟏 0 0 1 𝐿 −𝐿
𝟐𝟎𝟖𝟎

𝟏 𝟏 𝟏 𝟏 𝟎 𝟎
Contrôle continu 2015-2016 𝑳𝒕 = 𝟎 𝟏 𝟏 𝒆𝒕 𝑳 = 𝟏 𝟏 𝟎
𝟎 𝟎 𝟏 𝟏 𝟏 𝟎

Exercice 1 𝐴 = 𝐿𝐿
1. Décomposition de Choleski de 𝐴 et 𝐴 2. Déduction de la décomposition de Choleski de 𝐴
𝐴 = 𝐿𝐿 avec 𝐿 inf-triangulaire 𝑨𝒏 = 𝑳𝑳𝒕 avec :
 𝑨𝟐 𝟏 𝟏 ⋯ 𝟏 𝟏 𝟏 𝟎 𝟎 ⋯ 𝟎
⎡𝟎 𝟏 ⋱ 𝟏 𝟏 ⎤ ⎡𝟏 𝟏 𝟎 ⋯ 𝟎⎤
1 1 𝐿 ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
𝐴 = 𝑳𝒕 = ⎢𝟎 𝟎 ⋱ 𝟏 𝟏⎥ 𝒆𝒕 𝑳 = ⎢𝟏 𝟏 𝟏 ⋱ ⋮⎥
1 2 𝐿
⎢⋮ ⋮ ⋱ 𝟏 ⋮⎥ ⎢⋮ ⋮ ⋮ ⋱ 𝟎⎥
⎣𝟎 𝟎 ⋯ 𝟎 𝟏 ⎦ ⎣𝟏 𝟏 𝟏 ⋯ 𝟏⎦
1 1 𝐿
𝐴 =
0 1 𝐿 𝐿
Exercice 2
𝟏 𝟏 𝟏 𝟎 1. Décomposition 𝐿𝑈
𝑳𝒕 = 𝒆𝒕 𝑳 =
𝟎 𝟏 𝟏 𝟏
1 0 0 1 𝐿
𝐴 = 𝐿𝐿 0 2 0 1 𝐿
𝐴=
0 0 1 1 𝐿
 𝑨𝟑
1 2 1 0 𝐿
1 1 1 𝐿
𝐴 = 1 2 2 𝐿
1 2 3 𝐿

1 1 1 𝐿
𝐴 = 0 1 1 𝐿 −𝐿
0 1 2 𝐿 −𝐿

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 297


1 0 0 1 𝐿 𝟏 𝟎 𝟎 𝟎
0 2 0 1 𝐿 𝟎 𝟏 𝟎 𝟎
𝐴 = 𝑇 = 𝑳= 𝒆𝒕 𝑼 = 𝑨𝟑 =
0 0 1 1 𝐿 𝟎 𝟎 𝟏 𝟎
0 2 1 −1 𝐿 −𝐿 𝟏 𝟏 𝟏 𝟏
1 0 0 0 𝟏 𝟎 𝟎 𝟏
0 1 0 0 𝟎 𝟐 𝟎 𝟏
0 0 1 0 𝟎 𝟎 𝟏 𝟏
−1 0 0 1 𝟎 𝟎 𝟎 −𝟑

1 0 0 1 𝐿 2. Montrons que 𝐴 vérifie 𝑃𝐴 = 𝐿𝑈


0 2 0 1 𝐿 1 0 0 𝐿
𝐴 = 𝑇 =
0 0 1 1 𝐿 𝐴= 0 0 1 𝐿
0 0 1 −2 𝐿 −𝐿 0 1 0 𝐿
1 0 0 0
0 1 0 0 1 0 0 𝐿 1 0 0
0 0 1 0 𝐴 = 0 1 0 𝐿 ←𝐿 𝑃= 0 0 1
0 −1 0 1 0 0 1 𝐿 ←𝐿 0 1 0

1 00 1 𝐿 Donc 𝐴 vérifie 𝑃𝐴 = 𝐿𝑈 avec


0 20 1 𝐿 𝟏 𝟎 𝟎 𝟏 𝟎 𝟎 𝟏 𝟎 𝟎
𝐴 = 𝑇 =
0 01 1 𝐿 𝑷= 𝟎 𝟎 𝟏 𝑳= 𝟎 𝟏 𝟎 𝑼= 𝟎 𝟏 𝟎
0 00 −3 𝐿 −𝐿 𝟎 𝟏 𝟎 𝟎 𝟎 𝟏 𝟎 𝟎 𝟏
1 0 0 0 Exercice 3
0 1 0 0
0 0 1 0 1. Valeurs de 𝛼 pour que la méthode converge
0 0 −1 1 𝑥 ( ) = 𝑥 ( ) + 𝛼(𝑏 − 𝐴𝑥 ( ) )
𝐴 =𝑇𝑇𝑇𝐴 ⇔ 𝑥 ( ) = (𝐼 − 𝛼𝐴)𝑥 ( ) + 𝛼𝑏
La matrice de la méthode est donc 𝐵 = 𝐼 − 𝛼𝐴
𝑨 = 𝑻𝟏 𝟏 𝑻𝟐 𝟏 𝑻𝟑 𝟏 𝑨𝟑 ; 𝑨 = 𝑳𝑼 𝒂𝒗𝒆𝒄 𝑳 = 𝑻𝟏 𝟏 𝑻𝟐 𝟏 𝑻𝟑 𝟏 La méthode converge ssi 𝜌(𝐵 ) < 1
𝛽 ∈ 𝑆 (𝐵 ) ⇔ det( 𝐼 − 𝛼𝐴 − 𝛽𝐼) = 0

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 298


⇔ det 𝐴 − 𝐼 =0 ⇔ (1 − 𝛼 𝜆 ) − (1 − 𝛼 𝜆 ) =0
⇔ 𝛼 (𝜆 − 𝜆 ) 2 − 𝛼 (𝜆 +𝜆 ) =0
⇔𝜆= ∈ 𝑆 (𝐴) ⇒ 𝜶𝒐 =
𝟐
𝝀𝒎𝒊𝒏 𝝀𝒎𝒂𝒙
𝑆 (𝐵 ) = 1 − 𝛼𝜆, 𝜆 ∈ 𝑆 (𝐴) Exercice 4
La méthode converge ssi 𝜌(𝐵 ) = max |1 − 𝛼𝜆| < 1 Montrons que 𝐴 est symétrique définie positive ssi − < 𝑎 < 1
∈ ( )

⇔ |1 − 𝛼𝜆| < 1 ∀𝜆 ∈ 𝑆 (𝐴) 1−𝜆 𝑎 𝑎


det(𝐴 − 𝜆𝐼) = 𝑎 1−𝜆 𝑎
Si nous supposons 𝑆 (𝐴) ⊂ ℝ alors : 𝑎 𝑎 1−𝜆
𝜌(𝐵 ) < 1 ⇔ −1 < 1 − 𝛼𝜆 < 1 = (𝜆 − 1 + 𝑎) (𝜆 − 1 − 2𝑎)

⇔𝟎<𝜶<
𝟐 det(𝐴 − 𝜆𝐼) = 0 ⇒ 𝜆 = 1 − 𝑎 𝑜𝑢 𝜆 = 1 + 2𝑎
𝝀
𝐴 est matrice symétrique définie positive ssi
2. Calcul de 𝛼
𝜆 = 1 − 𝑎 > 0 𝑒𝑡 𝜆 = 1 + 2𝑎 > 0
𝜌(𝐼 − 𝛼 𝐴) = min{𝜌(𝐼 − 𝛼𝐴), 𝛼 ∈ ℝ} 𝟏
⇒− <𝒂<𝟏
𝟐
max |1 − 𝛼 𝜆| = min max |1 − 𝛼𝜆|
∈ ( ) ∈ℝ ∈ ( ) Cqfd
𝛼 = 𝑎𝑟𝑔 min max |1 − 𝛼𝜆| Valeurs de 𝑎 pour lesquelles la méthode de Jacobi converge
∈ℝ ∈ ( )
Si nous supposons 𝑆 (𝐴) ⊂ ℝ alors : Elle converge ssi 𝜌 𝐵 <1
𝜆 = 𝑚𝑖𝑛 𝑆 (𝐴) 1 0 0 0 0 0 0 −𝑎 −𝑎
∃𝜆 𝑒𝑡 𝜆 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝐷= 0 1 0 𝐿 = −𝑎 0 0 𝑈= 0 0 −𝑎
𝜆 = 𝑚𝑎𝑥 𝑆 (𝐴)
0 0 1 −𝑎 −𝑎 0 0 0 0
∀𝜆 ∈ 𝑆 (𝐴), 𝜆 ≤𝜆≤𝜆
0 −𝑎 −𝑎
1 − 𝛼𝜆 ≤ 1 − 𝛼𝜆 ≤ 1 − 𝛼𝜆 𝐵 = −𝑎 0 −𝑎
max |1 − 𝛼𝜆| = 𝑚𝑎𝑥(|1 − 𝛼𝜆 | , |1 − 𝛼𝜆 |) −𝑎 −𝑎 0
∈ ( )

𝛼 est tel que |1 − 𝛼 𝜆 | = |1 − 𝛼 𝜆 |

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 299


−𝜆 −𝑎 −𝑎 𝑓𝑡𝑎𝑛𝑡𝑞𝑢𝑒
det 𝐵 − 𝜆𝐼 = −𝑎 −𝜆 −𝑎 Retourner 𝑛, 𝑥 ;
−𝑎 −𝑎 −𝜆
= −𝜆 − 2𝑎 + 3𝑎 𝜆 Calcul des itérés
𝒙𝟎 = 𝟏
= (𝜆 − 𝑎) (−2𝑎 − 𝜆) 𝟏 𝟏
𝒙𝟏 = 𝒆 = 𝟎. 𝟏𝟖𝟒
𝜆 = 𝑎 𝑜𝑢 𝜆 = −2𝑎 𝟐
𝟏 𝟏
𝟏 𝒆
𝒙𝟐 = 𝒆 𝟐 = 𝟎. 𝟒𝟏𝟔
𝜌 𝐵 = |2𝑎| 𝟐
𝟏 𝟏
𝟏 𝒆
𝟏 𝒆 𝟐
𝜌 𝐵 < 1 ⇒ |2𝑎| < 1 𝒙𝟑 = 𝒆 𝟐 = 𝟎. 𝟑𝟑
𝟐
𝟏 c) Justifions la convergence de la méthode
Donc la méthode de Jacobi converge ssi − < 𝒂 < 𝟏 On remarque que 𝒈(𝟎. 𝟑𝟓𝟏𝟕𝟑) ≈ 𝟎. 𝟑𝟓𝟏𝟕𝟑
𝟐

Ainsi on peut considérer 𝑥 ∗ = 0.35173 comme point fixe


Examen 2015-2016
𝑔 (𝑥) = − 𝑒
Exercice 1 𝑔 (𝑥 ∗ ) = −0.3517
1. 2𝑥𝑒 = 1 |𝒈′(𝒙∗ )| < 𝟏 donc la méthode converge.
a) Vérification
𝟏 𝒙
2. 𝑥 − 2 = 0
𝒙= 𝒆 = 𝒈(𝒙) a) Vérification
𝟐

b) Algorithme du point fixe 𝑥 −2=0


𝑥 =2
𝟐
Entrée : terme initial 𝑥 et fonction 𝑦 ; 𝒙 = = 𝒈(𝒙)
𝒙
Sortie : 𝑛 et 𝑥 ; b) Algorithme (Voir 1.b)
𝑛 ← 0; 𝑥 ← 𝑥 Calcul des itérés
Initialisation du booléen arrêt 𝒙𝟎 = 𝟏, 𝒙𝟏 = 𝟐 , 𝒙𝟐 = 𝟏 , 𝒙𝟑 = 𝟐
𝑡𝑎𝑛𝑡 𝑞𝑢𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑒𝑡 𝑣𝑎𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑙𝑠𝑒 𝑓𝑎𝑖𝑟𝑒 𝒙𝟎 = 𝟐, 𝒙𝟏 = 𝟏 , 𝒙𝟐 = 𝟐 , 𝒙𝟑 = 𝟏
𝑥 ← 𝑔(𝑥); Tracé sur un graphique des différents itérés
𝑛 ← 𝑛 + 1;

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 300


Remplacer l’équation par 𝑔(𝑥 ) = 0 revient à écrire

𝑔(𝑥 ) + 𝑔 (𝑥 )(𝑥 −𝑥 )=0


𝒈(𝒙𝒏 )
c) Le point fixe 𝑥 = ⟺ 𝒙𝒏 𝟏 = 𝒙𝒏 −
𝒈 (𝒙𝒏 )
𝒙∗ = 𝟏 Calcul des itérés
d) Ecrire le développement limité 𝟑
𝒙𝟎 = 𝟏 , 𝒙𝟏 = = 𝟏. 𝟓 , 𝒙𝟐 =
𝟏𝟕
= 𝟏. 𝟒𝟐 , 𝒙𝟑 =
𝟐 𝟏𝟐
𝟓𝟕𝟕
Pour 𝑥 ≤ 𝑥 ≤ 𝑥 , on peut écrire : = 𝟏. 𝟒𝟏
𝟒𝟎𝟖
𝑔(𝑥) = 𝑔(𝑥 ) + 𝑔 (𝑥 )(𝑥 − 𝑥 ) + Ο((𝑥 − 𝑥 ) )
𝒈(𝒙) ≈ 𝒈(𝒙𝒏 ) + 𝒈 (𝒙𝒏 )(𝒙 − 𝒙𝒏 ) 𝒙𝟎 = 𝟐 , 𝒙𝟏 = 𝟎. 𝟓 , 𝒙𝟐 = 𝟐. 𝟐𝟓 , 𝒙𝟑 = 𝟏. 𝟓𝟕

Le développement limité de 𝑔 en 𝑥 Les méthodes de résolution étant différentes, il est normal


𝒈(𝒙𝒏 𝟏 ) ≈ 𝒈(𝒙𝒏 ) + 𝒈 (𝒙𝒏 )(𝒙𝒏 𝟏 − 𝒙𝒏 ) que les itérés soient différents.
Exercice 2

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 301


1. Solution 𝑢(𝑥) du problème 𝑓(𝑥) = 1 𝟐𝒂

𝒂
𝟎 ⎤
𝒖𝟏 𝒇𝟏 ⎡ 𝒉𝟐 𝒉𝟐
−𝑢 (𝑥) = 1 ⇒ 𝑢 (𝑥) = −𝑥 + 𝑐 𝑐 ∈ ℝ ⎢ 𝒂 𝟐𝒂 𝒂⎥
𝒖 = 𝒖𝟐 𝒃 = 𝒇𝟐 𝑲 = ⎢− 𝒉 𝟐 𝒉𝟐
− 𝟐⎥
⇒ 𝑢(𝑥) = − 𝑥 + 𝑐 𝑥 + 𝑐 𝑐 ,𝑐 ∈ ℝ 𝒖𝟑
𝒉
𝒇𝟑 ⎢ 𝒂 𝟐𝒂 ⎥
𝑢(0) = 0 ⇒ 𝑐 = 0 ⎣ 𝟎 −
𝒉𝟐 𝒉𝟐 ⎦
𝑢(1) = 0 ⇒ 𝑐 = 3. Résolution par la méthode de Gauss
𝟏 𝟏
⎡ − 0 ⋮ 𝑓 ⎤𝐿
Donc 𝒖(𝒙) = − 𝒙𝟐 + 𝒙
𝟐 𝟐 ⎢ ⎥
⎢− − ⋮ 𝑓 ⎥𝐿
Vérification de la positivité de 𝑢 ⎢ ⎥
⎣ 0 − ⋮ 𝑓 ⎦𝐿
0<𝑥<1
⎡ − 0 ⋮ 𝑓 ⎤ 𝐿
⇒0<𝑥 <𝑥
⎢ ⎥
⇒− 𝑥<− 𝑥 <0 ⎢0 − ⋮ 𝑓 + 𝑓 ⎥𝐿 + 𝐿
𝟏 ⎢ ⎥
⇒ 𝟎 < 𝒖(𝒙) < 𝒙 ⎣0 − ⋮ 𝑓 ⎦ 𝐿
𝟐
cqfd − 0 ⋮ 𝑓 𝐿
⎡ ⎤
2. Approximation de 𝑢 (𝑥 ) ⎢ ⎥ 𝐿
𝒖(𝒙𝒊 𝟏) 𝟐𝒖(𝒙𝒊 ) 𝒖(𝒙𝒊 𝟏) ⎢0 − ⋮ 𝑓 + 𝑓 ⎥
𝒖 (𝒙𝒊 ) ≃ ⎢ ⎥
𝒉𝟐
⎣0 0 ⋮ 𝑓 + 𝑓 + 𝑓 ⎦𝐿 + 𝐿
Schéma aux différences finies
Posons 𝑢 = 𝑢(𝑥 ) Pour 𝑓 = 𝑓 = 𝑓 = 1 𝑎 = 1 ;ℎ = on a :
Pour 𝑖 = 1; 2; 3
32𝑢 − 16𝑢 = 1
− (𝑢 − 2𝑢 + 𝑢 ) = 𝑓 avec 𝑎 = 1 ; ℎ =
24𝑢 − 16𝑢 =
𝑖=1 − (𝑢 − 2𝑢 + 𝑢 ) = 𝑓 ⇔ 𝑢 − 𝑢 =𝑓
𝑢 =2
𝑖=2 − (𝑢 − 2𝑢 + 𝑢 ) = 𝑓 ⇔ − 𝑢 + 𝑢 −
𝟑 𝟏 𝟑
𝑢 =𝑓 𝒖𝟏 = ; 𝒖𝟐 = ; 𝒖𝟑 =
𝟑𝟐 𝟖 𝟑𝟐

𝑖=3 − (𝑢 − 2𝑢 + 𝑢 ) = 𝑓 ⇔ − 𝑢 + 𝑢 =𝑓 Erreur de discrétisation

𝑢(𝑥 ) = 𝑢 =

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 302


𝑢(𝑥 ) = 𝑢 = 𝒙(𝟎) ∈ ℝ𝒏
(𝒌 𝟏) (𝒌 𝟏) (𝒌) 𝒊=
𝒙𝒊 = 𝒃𝒊 − ∑𝒊𝒋 𝟏𝟏 𝒂𝒊𝒋 𝒙𝒋 − ∑𝒏𝒋 𝒊 𝟏 𝒂𝒊𝒋 𝒙𝒋 𝒂𝒊𝒊
𝑢(𝑥 ) = 𝑢 =
𝟏; 𝟐; … ; 𝒏
On remarque que 𝒖(𝒙𝒊 ) − 𝒖𝒊 = 𝟎
Calcul de 𝜌 𝐵 et 𝜌(𝐵 )
Justification
𝐵 =𝐷 (𝐿 + 𝑈)
La fonction 𝑢 obtenue comme solution à la question
précédente est un polynôme de degré 2 ce qui implique que la 3 0 0 0 0 0 1
𝐷= 𝐷 = 𝐿= 𝑈=
discrétisation à l’ordre 2 de cette fonction se fait avec une 0 3 0 1 0 0 0
erreur nulle.
0
Exercice 3 𝐵 =
0
1. Méthodes de Jacobi et Gauss-Seidel pour la résolution de
𝐴𝑥 = 𝑏 det 𝐵 − 𝜆𝐼 =0⇔𝜆 − =0
 Méthode de Jacobi
𝑥( ) ∈ ℝ ⇔ 𝜆 = 𝑜𝑢 𝜆 = −
𝑥 ( )
= 𝐷 (𝐿 + 𝑈)𝑥 ( ) + 𝐷 𝑏 𝟏
𝐴=𝐷−𝐿−𝑈 𝝆 𝑩𝑱 =
𝟑
𝐷 = 𝑑 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑑 = 𝛿 𝑎
𝑙 = −𝑎 , 𝑖 > 𝑗 𝐵 = (𝐷 − 𝐿) 𝑈
𝐿 = 𝑙 𝑎𝑣𝑒𝑐
0 𝑠𝑖𝑛𝑜𝑛 0
𝑢 = −𝑎 , 𝑖 < 𝑗 𝐵 =
𝑈 = 𝑢 𝑎𝑣𝑒𝑐
0 𝑠𝑖𝑛𝑜𝑛 0
On obtient donc :
det(𝐵 − 𝜆𝐼 ) = 0 ⇔ 𝜆 𝜆 − =0
𝒙(𝟎) ∈ ℝ𝒏
(𝒌 𝟏) (𝒌) (𝒌) 𝒊=
𝒙𝒊 = 𝒃𝒊 − ∑𝒊𝒋 𝟏𝟏 𝒂𝒊𝒋 𝒙𝒋 − ∑𝒏𝒋 𝒊 𝟏 𝒂𝒊𝒋 𝒙𝒋 𝒂𝒊𝒊 ⇔ 𝜆 = 0 𝑜𝑢 𝜆 =
𝟏
𝟏; 𝟐; … ; 𝒏 𝝆(𝑩𝑮𝑺 ) =
𝟗
 Méthode de Gauss-Seidel Vérification
Elle est donnée par

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 303


𝟏 𝟏 [𝐸𝑥 ] = −𝜇 𝑎 𝑥 =𝜇 [𝐸𝑥] ; [𝐹𝑥 ] = 0 =
𝝆(𝑩𝑮𝑺 ) = = ( )𝟐 = 𝝆𝟐 𝑩𝑱
𝟗 𝟑
2. a) Montrons que si 𝜆 est valeur propre de 𝐽 associée au [𝐹𝑥] ;
vecteur propre 𝑥, alors 𝑥 vérifie 𝜇𝐸 + 𝐹 𝑥 = 𝜆𝐷𝑥 [𝜆𝐷𝑥 ] = 𝜆𝜇 𝑎 𝑥 =𝜇 [𝜆𝐷𝑥]
𝐽 = 𝐷 (𝐸 + 𝐹) [ 𝜇𝐸 + 𝐹 𝑥 ] = 𝜇 [𝜆𝐷𝑥] + 0 = 𝜇 ([𝐸𝑥] + [𝐹𝑥] ) =
On a 𝐽𝑥 = 𝜆𝑥
(𝐸 + 𝐹)𝑥 = 𝜆𝐷𝑥 𝜇 [𝜆𝐷𝑥] = [𝜆𝐷𝑥 ]
Pour 𝑖 ∈ {2; 3; … ; 𝑛 − 1} on a: 𝟏
Donc pour 𝒊 = 𝟏; 𝟐; … ; 𝒏 𝝁𝑬 + 𝑭 𝒙𝝁 = 𝝀𝑫𝒙𝝁
[𝜆𝐷𝑥] = 𝜆𝑎 𝑥 [𝐸𝑥] = −𝑎 𝑥 [𝐹𝑥] = 𝝁

−𝑎 𝑥 Déduction
Ainsi 𝑥 valeur propre
𝜇𝐸 + 𝐹 𝑥 = 𝜆𝐷𝑥
⇔ 𝜆𝑎 𝑥 = −𝑎 𝑥 −𝑎 𝑥
Pour 𝜇 = 𝜆
⇔ 𝜆𝜇 𝑎 𝑥 = −𝜇 𝑎 𝑥 −𝜇 𝑎 𝑥
Or [𝐸𝑥 ] = −𝜇 𝑎 𝑥 𝑒𝑡 [𝐹𝑥 ] = −𝜇 𝑎 𝑥 𝜆𝐸 + 𝐹 𝑥 = 𝜆𝐷𝑥

𝜆𝑎 𝜇 𝑥 = −𝜇 𝜇 𝑎 𝑥 − (𝜇 𝑎 𝑥 ) (𝜆 𝐸 + 𝐹)𝑥 = 𝜆 𝐷𝑥
( ) 𝐹𝑥 = 𝜆 (𝐷 − 𝐸)𝑥
Donc 𝜇𝐸 + 𝐹 𝑥 = 𝜆𝐷𝑥 (𝐷 − 𝐸) 𝐹𝑥 = 𝜆 𝑥

Pour 𝑖 = 1 𝑮𝒙𝝀 = 𝝀𝟐 𝒙𝝀

[𝐸𝑥 ] = 0 = [𝐸𝑥] ; [𝐹𝑥 ] = −𝜇𝑎 𝑥 = 𝜇[𝐹𝑥] ; [𝜆𝐷𝑥 ] = Ainsi 𝝀𝟐 valeur propre de 𝑮 avec pour vecteur propre associé
[𝜆𝐷𝑥] = 𝜆𝑎 𝑥 𝒙𝝀 = (𝒙𝟏 , 𝝀𝒙𝟐 , … , 𝝀𝒌 𝟏 𝒙𝒌 , … , 𝝀𝒏 𝟏 𝒙𝒏 )𝒕

[ 𝜇𝐸 + 𝐹 𝑥 ] = 0 + 𝐹𝑥 = 𝐸𝑥 + 𝐹𝑥 = 𝜆𝐷𝑥 = 𝜆𝐷𝑥
b) Montrons que si 𝜆 est valeur propre non nulle de 𝐺 alors 𝜆
Pour 𝑖 = 𝑛 valeur propre de 𝐽
(𝐷 − 𝐸) 𝐹𝑦 = 𝜆 𝑦
−𝑎 𝑦 = 𝜆 (𝑎 𝑦 + 𝑎 𝑦 )

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 304


−( ) 𝑎 𝑦 =( ) 𝑎 𝑦 +( ) 𝑎 𝑦 𝜐 valeur propre de 𝐵 ⇒ 𝐸𝜐 𝑥 + 𝐹𝑥 = 𝐷𝑥
Posons 𝑥 = (𝑦 ; 𝑦 ; … ; 𝑦 ) ⇒) 𝜆 est valeur propre de J
⇒ 𝜇 𝐸+ 𝐹 𝑥 = 𝜆𝐷𝑥
On a [𝐹𝑥] = −( ) 𝑎 𝑦 [(𝐷 − 𝐸)𝑥] =
⇒ (𝜇 𝐸 + 𝐹)𝑥 = 𝜆𝜇 𝐷𝑥
( ) 𝑎 𝑦 +( ) 𝑎 𝑦 ⇒ (𝜐 𝐸 + 𝐹)𝑥 = 𝜆𝜇 𝐷𝑥
Ainsi 𝐹𝑥 = 𝜆𝐷𝑥 − 𝐸𝑥 𝜐 valeur propre de 𝐵
(𝐹 + 𝐸)𝑥 = 𝜆𝐷𝑥 ssi 𝜆𝜇 =
ssi 𝝁𝟐𝝎 − 𝝀𝝎𝝁𝝎 + 𝝎 − 𝟏 = 𝟎
𝑱𝒙 = 𝝀𝒙
cqfd
D’où 𝝀 est valeur propre de 𝑱 avec pour vecteur propre ⇐) Supposons que 𝜐 = 𝜇 et 𝜇 vérifie 𝜇 − 𝜆𝜔𝜇 +
associé 𝒙 𝜔 − 1 = 0 et montrons que 𝜆 est valeur propre de J
3. Montrons que 𝜌(𝐺) = 𝜌 (𝐽) 𝜐 valeur propre de 𝐵 ⇒ 𝐸𝜐 𝑥 + 𝐹𝑥 = 𝐷𝑥
Des démonstrations précédentes on peut conclure que
𝜆 est valeur propre de 𝐽 ⇔ 𝜆 est valeur propre de 𝐺 𝜆=
𝑚𝑎𝑥|𝜆 | = 𝑚𝑎𝑥 |𝜆| (𝜐 𝐸 + 𝐹)𝑥 = 𝜆𝜇 𝐷𝑥
Or 𝜆 ∈ 𝑆𝑝(𝐽) ⇔ 𝜆 ∈ 𝑆𝑝(𝐺) 𝝁𝝎 𝑬 +
𝟏
𝑭 𝒙 = 𝝀𝑫𝒙
𝝁𝝎
Donc 𝝆(𝑮) = 𝝆𝟐 (𝑱)
Donc 𝝀 est valeur propre de J
Vitesse de convergence
Déduction
𝑅 = − log 𝜌(𝐺)
𝜌(𝐵 ) = 𝑚𝑎𝑥𝜐
= − log (𝜌(𝐽))
𝝆(𝑩𝝎 ) = 𝒎𝒂𝒙𝟐 {|𝝁𝝎 |: 𝝁𝟐𝝎 − 𝝀𝝎𝝁𝝎 + 𝝎 − 𝟏 = 𝟎}
= −2 log 𝜌(𝐽)
= 2𝑅 Contrôle continu 2014-2015
D’où la méthode de Gauss-Seidel converge deux fois plus
vite que la méthode de Jacobi.
4. Démonstration que 𝜆 est valeur propre de J, si et seulement Voir CC 2016-2017
si, 𝜐 = 𝜇 et 𝜇 vérifie 𝜇 − 𝜆𝜔𝜇 + 𝜔 − 1 = 0

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 305


Contrôle continu 2013-2014 La méthode converge ssi < 1 𝑖𝑒 𝑎𝑑 − 𝑏𝑐 > 0
𝟑 𝟐
Ainsi avec 𝑨 = la méthode converge
Exercice 1 −𝟏 𝟏
𝟑𝒙 + 𝟐𝒚 = 𝟕
𝑥( )
= 𝑀𝑥 ( )
+𝑏 −𝒙 + 𝒚 = 𝟏
1. Rayon spectral : valeur maximale des valeurs propres de 𝑀 c) Convergence de Gauss-Seidel
en valeurs absolues. 0 −
𝝆(𝑴) = 𝒎𝒂𝒙{|𝝀|/ 𝐝𝐞𝐭(𝑴 − 𝝀𝑰𝒏 ) = 𝟎} 𝐵 = (𝐷 − 𝐿) 𝑈 =
0 −
2. Condition nécessaire et suffisante de convergence
La méthode converge ssi 𝜌(𝑀) < 1 det(𝐺 − 𝜆𝐼 ) = 0 ⇔ 𝜆 +𝜆 =0
𝜆 = 0 𝑜𝑢 𝜆 = −
2𝑥 + 3𝑦 = 7
3. 𝟑
𝑥−𝑦 =1 𝝆(𝑩𝑮𝑺 ) = > 𝟏
𝟐
a) Montrons que la méthode de Jacobi diverge Donc la méthode diverge
2 3 2 0
𝐴= 𝐷= 𝐿= Reformulation
1 −1 0 −1
𝑎 𝑏
0 0
𝑈=
0 −3 En procédant comme précédemment avec 𝐴 = on
−1 0 0 0 𝑐 𝑑
aboutit à
0 −
𝐽 = 𝐷 (𝐿 + 𝑈) = 𝜆 < 1 ⇔ −𝑏𝑐 < 𝑎𝑑
1 0 𝟑𝒙 + 𝟐𝒚 = 𝟕
det(𝐽 − 𝜆𝐼 ) = 0 ⇔ 𝜆 = − Ainsi avec la méthode converge
−𝒙 + 𝒚 = 𝟏
√ √ √𝟔
𝜆= 𝑖 𝑜𝑢 𝜆 = − 𝑖 (𝝆(𝑩𝑮𝑺 ) =
𝟑
√𝟔
𝝆(𝑱) = |𝝀𝒎𝒂𝒙 | = >𝟏 Deux itérés de cette méthode partant de 𝑥( ) = 0 et 𝑦 = 0
𝟐
D’où la méthode diverge
b) Reformulation 𝑥( ) 𝑦( )

𝑎 𝑏 = +
Considérons 𝐴 = 𝑦( )
𝑦( )
𝑐 𝑑
On obtient 𝜆 =

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 306


𝟕 2 −2 3 −4 𝐿
𝒙𝟏 𝟑 𝐿 + 2𝐿
0 3 −4 5
𝒚𝟏 = 𝟏𝟎 𝐴 = 𝑇 =
𝟑
0 −12 20 −14 𝐿 − 3𝐿
𝒙𝟐 𝟗 0 15 4 66 𝐿 + 4𝐿
𝒚𝟐 = 𝟏𝟎 1 0 0 0
d) La méthode de SOR 2 1 0 0
−3 0 1 0
𝐵 = ( 𝐷 − 𝐿) ( 𝐷 + 𝑈)
4 0 0 1

𝐷 − 𝐿 𝑥( ) = 𝐷 + 𝑈 𝑥( ) + 𝑏 2 −2 3 −4 𝐿
0 3 −4 5 𝐿
3 0 0 0 0 −2 7 𝐴 = 𝑇 =
𝐷= 𝐿= 𝑈= 𝑏= 0 0 4 6 𝐿 + 4𝐿
0 1 1 0 0 0 1
𝟑 𝟑(𝟏 𝝎) 0 0 24 41 𝐿 − 5𝐿
𝟏
𝟎 𝟏 𝝎 𝟎 1 0 0 0
𝑫−𝑳= 𝝎 𝟏 𝑫+𝑼= 𝝎
𝟏 𝝎
𝝎
−𝟏 𝝎
−𝟏 0 1 0 0
𝝎 𝝎
0 4 1 0
Paramètre optimal 0 −5 0 1

Il est donné par 𝜔 = 𝜌 𝐵 =
( ) 2 −2 3 −4 𝐿
𝟔 0 3 −4 5 𝐿
𝝎𝒐 = 𝐴 = 𝑇 =
𝟑 √𝟑 0 0 4 6 𝐿
Exercice 2 Factorisation 𝑳𝑼 0 0 0 5 𝐿 − 6𝐿
1 0 0 0
1. Factorisation 𝐿𝑈
0 1 0 0
0 0 1 0
2 −2 3 −4 𝐿
0 0 −6 1
−4 7 −10 13 𝐿
𝐴=
6 −18 29 −26 𝐿
𝐴 =𝑇𝑇𝑇𝐴
−8 23 −8 82 𝐿

𝐴=𝑇 𝑇 𝑇 𝐴 ; 𝐴 = 𝐿𝑈 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝐿 = 𝑇 𝑇 𝑇

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 307


𝟐 −𝟐 𝟑 −𝟒 D’où 𝑥 ∗ − 𝑥 ( ) = 𝐵 𝑥 ∗ − 𝑥 ( ) = 𝐵 (𝑥 ∗ − 𝑥 ( ) )
𝟎 𝟑 −𝟒 𝟓 La méthode converge ssi lim 𝑥 ∗ − 𝑥 ( ) = 0
𝑼 = 𝑨𝟑 = 𝑳 = 𝑻𝟏 =
𝟎 𝟎 𝟒 𝟔
𝟎 𝟎 𝟎 𝟓 ie 𝑙𝑖𝑚𝑥 ( ) = 𝑥 ∗ et donc ssi la limite est solution de l’équation
𝟏 𝟎 𝟎 𝟎 2. Valeurs de 𝜃 pour lesquelles la méthode converge
−𝟐 𝟏 𝟎 𝟎 La méthode converge ssi 𝜌(𝐵(𝜃)) < 1
𝟑 −𝟒 𝟏 𝟎 det(𝐵(𝜃) − 𝜆𝐼 ) = (2𝜃 + 2𝜃 + 1 − 𝜆) − (−2𝜃 + 2𝜃 +
−𝟒 𝟓 𝟔 𝟏 1)
2. Déduisons la solution 𝑥 du système = (4𝜃 − 𝜆)(4𝜃 + 2 − 𝜆)
𝐿𝑦 = 𝑏 det(𝐵(𝜃) − 𝜆𝐼 ) = 0 ⇔ 𝜆 = 4𝜃 𝑜𝑢 𝜆 = 4𝜃 + 2
𝐴𝑥 = 𝑏 ⇔
𝑦 = 𝑈𝑥 √ √
Pour 𝜃 ∈ −∞; ∪ ; +∞ , 𝜌 𝐵(𝜃) = 4𝜃
−3 √
𝜌(𝐵(𝜃)) < 1 ⇔ − < 𝜃 ≤
6
𝐿𝑦 = 𝑏 ⇒ 𝑦 = √ √
2 Pour 𝜃 ∈ ; , 𝜌 𝐵(𝜃) = |4𝜃 + 2 |
5
√ √
𝜌(𝐵(𝜃)) < 1 ⇔ − < 𝜃 < − ∉ ;
𝟏 Donc la méthode ne peut converger
−𝟏
𝑈𝑥 = 𝑦 ⇒ 𝒙 = Conclusion : La méthode converge ssi − < 𝜽 ≤
𝟏 𝟏 √𝟑
−𝟏 𝟐 𝟐
𝟏 3. Valeur optimale de 𝜃
Exercice 3 Il s’agit de la valeur de 𝜃 pour laquelle le rayon spectral est
minimal.
𝑥 ( ) donné, 𝑥 ( )
= 𝐵(𝜃)𝑥 ( )
+ 𝑔(𝜃), 𝑛 ≥ 0
1 1 − √3
𝜌 𝐵(𝜃) = 4𝜃 − <𝜃≤
−𝜃 2 2
𝐵(𝜃) = 2𝜃 + 2𝜃 + 1 −2𝜃 + 2𝜃 + 1 , 𝑔(𝜃) = 𝟏 √𝟑
−2𝜃 + 2𝜃 + 1 2𝜃 + 2𝜃 + 1 −𝜃 La valeur optimale de 𝜽 est 𝜽 =
𝟐
Exercice 4
1. Vérifions que la méthode est consistante Etudions la convergence
Soit 𝑥 ∗ solution de 𝐴𝑥 = 𝑏 𝜙 admet 𝛼 et 𝛼 comme point fixe
On a alors 𝑥 ∗ = 𝐵𝑥 ∗ + 𝑐 et 𝑥 ( ) = 𝐵𝑥 ( )
+𝑐 𝜙 admet 𝛼 comme point fixe

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 308


𝜙 admet 𝛼 comme point fixe La méthode est d’ordre 2
𝜙 admet 𝛼 et 𝛼 comme point fixe  Méthode définie par 𝝓𝟒
 Méthode définie par 𝝓𝟏 𝜙 (𝑥) = −
𝜙 (𝑥) = 2𝑥 |𝜙 (𝛼 )| = 2 > 1
𝜙 (−1) = −2 𝜙 (2) = 4 |𝜙 (𝛼 )| = 2 > 1
|𝜙 (𝛼 )| = 2 > 1 |𝜙 (𝛼 )| = 4 > 1
La méthode diverge
La méthode diverge
 Méthode définie par 𝝓𝟐 Examen 2013-2014
𝜙 (𝑥) =

1. La factorisation 𝐿𝑈 n’est possible que si tous les mineurs
|𝜙 (𝛼 )| = < 1 principaux de 𝐴 sont non nuls
La méthode converge 2. Voir CC 2016-2017 (Exo1 QR3)
3. Voir CC 2016-2017 (Exo1 QR3)
Ordre de convergence 4. Voir Exam 2016-2017 (Exo 1 QR4)
𝜙 (𝑥) = −
( ⁄ ) Exercice 2 Factorisation 𝑳𝑼
𝜙 (𝛼 ) = − ≠0 1. Effectuons la factorisation 𝐿𝑈 de 𝐴
La méthode est d’ordre 2 8 −4 2 −1 𝐿
24 −6 3 −2 𝐿
 Méthode définie par 𝝓𝟑 𝐴=
𝐿
−16 32 −12 4
𝜙 (𝑥) = − 16 −26 33 −13 𝐿

8 −4 2 −1 𝐿
|𝜙 (𝛼 )| = < 1
0 6 −3 1 𝐿 − 3𝐿
La méthode converge 𝐴 = 𝑇 =
0 24 −8 2 𝐿 + 2𝐿
0 −18 29 −11 𝐿 − 2𝐿
Ordre de convergence 1 0 0 0
𝜙 (𝑥) = ⁄
−3 1 0 0
( )
2 0 1 0
𝜙 (𝛼 ) = ≠ 0 −2 0 0 1

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 309


8 −4 2 −1 𝐿 37
0 6 −3 1 𝐿 −40
𝐴 = 𝑇 = 𝐿𝑦 = 𝑏 ⇒ 𝑦 =
0 0 4 −2 𝐿 − 4𝐿 34
0 0 20 −8 𝐿 + 3𝐿 −14
1 0 0 0
0 1 0 0 𝟏
0 −4 1 0 −𝟑
𝑈𝑥 = 𝑦 ⇒ 𝒙 =
0 3 0 1 𝟓
−𝟕
8 −4 2 −1 𝐿 Exercice 3
0 6 −3 1 𝐿
𝐴 = 𝑇 = 1. Condition nécessaire et suffisante de convergence de la
0 0 4 −2 𝐿
méthode 𝑀
0 0 20 −8 𝐿 − 5𝐿
Elle est définie par :
1 0 0 0 ( ) ( )
0 1 0 0 𝐴𝑢 = 𝑏 − 𝐵𝑢
0 0 1 0 ( ) ( )
𝐴𝑢 = 𝑏 − 𝐵𝑢
0 0 −5 1 ( ) ( )
𝐴 =𝑇𝑇𝑇 𝐴 𝑢 = 𝐴 𝑏 − 𝐴 𝐵𝑢
( ) ( )
𝑢 = 𝐴 𝑏 − 𝐴 𝐵𝑢
( ) ( )
𝑨 = 𝑻𝟏 𝟏 𝑻𝟐 𝟏 𝑻𝟑 𝟏 𝑨𝟑 ; 𝑨 = 𝑳𝑼 𝒂𝒗𝒆𝒄 𝑳 = 𝑻𝟏 𝟏 𝑻𝟐 𝟏 𝑻𝟑 𝟏
( ) =𝑀 ( ) +
𝟖 −𝟒 𝟐 −𝟏
𝟎 𝟔 −𝟑 𝟏 0 −𝐴 𝐵
𝑼 = 𝑨𝟑 = 𝑳= 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑀 = une matrice d’ordre 2n
𝟎 𝟎 𝟒 −𝟐 −𝐴 𝐵 0
𝟎 𝟎 𝟐𝟎 −𝟖 composée de blocs de matrices.
𝟏 𝟎 𝟎 𝟎 La méthode converge ssi 𝝆(𝑴𝟏 ) < 𝟏
𝟑 𝟏 𝟎 𝟎
−𝟐 𝟒 𝟏 𝟎 N.B. Il s’agit de la méthode de Jacobi généralisée
𝟐 −𝟑 𝟓 𝟏 2. Condition nécessaire et suffisante de convergence de la
2. Déduisons la solution 𝑥 du système
méthode 𝑀
𝐿𝑦 = 𝑏
𝐴𝑥 = 𝑏 ⇔ Elle est définie par :
𝑦 = 𝑈𝑥

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 310


𝐴𝑢
( )
= 𝑏 − 𝐵𝑢
( ) 𝜹 𝜷 𝟎 ⋯ 𝟎
⎡ ⎤
( ) ( ) 𝜸 𝜹 𝜷 ⋱ ⋮
𝐴𝑢 = 𝑏 − 𝐵𝑢 ⎢ ⎥ 𝟐 𝜶 𝟏
𝑨𝒉 = ⎢𝟎 ⋱ ⋱ ⋱ 𝟎 ⎥ 𝒂𝒗𝒆𝒄 𝜹 = 𝟐 ; 𝜷 = − 𝟐 ; 𝜸 =
( ) ( ) 𝒉 𝟐𝒉 𝒉
𝑢 = 𝐴 𝑏 − 𝐴 𝐵𝑢 ⎢⋮ ⋱ ⋱ ⋱ 𝜷⎥
Ce qui implique que ⎣𝟎 ⋯ 𝟎 𝜸 𝜹⎦
( ) ( ) 𝟏 𝜶
𝑢 = −(𝐴 𝐵) 𝑢 + 𝐴 𝑏 + 𝐴 𝐵𝐴 𝑏 − −
𝒉𝟐 𝟐𝒉
( ) ( )
𝑢 = −(𝐴 𝐵) 𝑢 + 𝐴 𝑏 + 𝐴 𝐵𝐴 𝑏 b) Description de la méthode de Jacobi
La matrice étant triangulaire, la méthode de Jacobi s’écrit :
( ) ( ) 𝒙(𝟎) ∈ ℝ𝒏
On obtient ( ) =𝑀 ( ) + ⎧ (𝒌 𝟏) (𝒌)
⎪ 𝒙𝟏 = (𝒇𝟏 − 𝜷𝒙𝟐 )/ 𝜶
−(𝐴 𝐵) 0 (𝒌 𝟏) 𝒊=
Avec 𝑀 = une matrice d’ordre 2n ⎨𝒙𝒊 = (𝒇𝒊 − 𝜸𝒙𝒌𝒊 𝟏 − 𝜷𝒙𝒌𝒊 𝟏 )/ 𝜶
−(𝐴 𝐵) 0 ⎪ (𝒌 𝟏) (𝒌)
⎩ 𝒙𝒏 = (𝒇𝟏 − 𝜸𝒙𝒏 𝟏 )/ 𝜶
composée de blocs de matrices.
𝟐; 𝟑; … ; 𝒏 − 𝟏
La méthode converge ssi 𝝆(𝑴𝟐 ) < 𝟏
On considère la décomposition suivante :
𝐴=𝐷−𝐿−𝑈
N.B : il s’agit de la méthode de Gauss-Seidel généralisée
La matrice de Jacobi s’écrit 𝐽 = 𝐷 (𝐿 + 𝑈)
3. Comparaison des vitesses de convergence 𝜷
𝑅 = − log (𝜌(𝑀)) ⎡ 𝟎 −𝜹 𝟎 ⋯ 𝟎 ⎤
⎢− 𝜸 𝟎 −
𝜷
⋱ ⋮ ⎥
En cas de convergence, on a 𝜌(𝑀 ) = 𝜌 (𝑀 )
⎢ 𝜹 𝜹 ⎥
La méthode 𝑴𝟐 (Gauss-Seidel généralisée) converge deux 𝑱=⎢ 𝟎 ⋱ ⋱ ⋱ 𝟎 ⎥
𝜷
fois plus vite que la méthode 𝑴𝟏 (Jacobi généralisée). ⎢ ⋮ ⋱ ⋱ ⋱ − ⎥
𝜹
Exercice 4 ⎢ 𝜸 ⎥
⎣𝟎 ⋯ 𝟎 −
𝜹
𝟎 ⎦
1. Voir examen 2016-2017
2.
c) Convergence de la méthode
a) voir examen 2016-2017
Si 𝛼 = 0 , alors 𝐴 est une matrice symétrique à stricte
avec 𝑎 = 1 𝑏 = 𝛼 on obtient donc
dominance diagonale et par conséquent la méthode
converge.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 311


Si 𝛼 > 0, il s’agira de déterminer les différentes valeurs
propres de 𝐽 et de les comparer à 1.
Le calcul sera simplifié à cause de la nature de la matrice.
Exercice 5
On remarque que 𝑓(1) = 0 ainsi 𝑥 ∗ = 1
 La méthode définie par 𝒈𝟏 (𝒙)
𝑔 (1) = 1 𝑥 ∗ est un point fixe de 𝑔
𝑔 (𝑥) =
𝑔 (1) = 2 > 1
Donc la méthode diverge
 La méthode défini par 𝒈𝟐 (𝒙)
𝑔 (1) = 1 donc 𝑥 ∗ est un point fixe de 𝑔
( )
𝑔 (𝑥) = 1 −
( )

𝑔 (1) = <1
Donc la méthode converge et elle est d’ordre 1
 La méthode définie par 𝒈𝟑 (𝒙)
𝑔 (1) = 1 donc 𝑥 ∗ est un point fixe de 𝑔
𝑔 (𝑥) =
𝑔 (1) = 0 < 1
Donc la méthode converge

Ordre de convergence
𝑔 (𝑥) =
𝑔 (1) = 2 ≠ 0
Donc la méthode est d’ordre 2

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 312


Contrôle Continu 2018-2019

Exercice 1 : voir cours

Contrôle Continu 2016-2017

Exercice 1
Définition des termes fiabilité et défaillance

PROBABILITES ET Fiabilité : La fiabilité est la caractéristique d’une « chose » à laquelle


on peut se fier. Plus précisément, la fiabilité est l’aptitude d’un
dispositif à accomplir une fonction requise, dans des conditions
STATISTIQUES données, pour une période de temps donné.
Défaillance : La défaillance est la fin de l’aptitude d’un dispositif ou
d’un système à accomplir la fonctin que l’on attendait de ce matériel.
Démonstration de la relation entre fiabilité et taux de
défaillance
Tout d’abord il faut savoir que la fiabilité d’un matériel au temps t est
la probabilité pour que la variable aléatoire T, non négative,
représentant la durée de vie de ce matériel, soit supérieure à une valeur
t ; c’est ainsi que nous avons la relation ci-dessous :
R(t)=Pr(T > t)= 1- Pr(T < t)= 1- F(t).
Avec R(t) :représentant la fonction de survie ou fiabilité du matériel
et F(t) : représentant la distribution cumulée des défaillances, c’est-à-
dire la probabilité de mourir au temps t dans le cas d’une défaillance
totale.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 313


Maintenant, parlant du taux de défaillance nous allons considérer un Soit d le taux de défaillance recherché. On a :
matériel ayant fonctionné sans incident pendant un temps t. dF(t)=
d=
f(t)dt est la probabilité que ce matériel cesse d’être utilisable pendant
l’intervalle (t, t+dt) après avoir fonctionné sans incident pendant le Avec N qui représente le nombre d’heures pour lequel dispositif
temps t. fonctionne .
R(t) est la probabilité que le matériel soit encore en service à l’instant AN
t. Soit λ(t)dt le risque ou le taux de défaillance immédiate.
d= 3.8. 10-6
Le théorème de la probabilité conditionnelle donne :
Exercice 2
A. Calcul de la probabilité de rupture.

D’où la définition du taux de défaillance immédiate : Soit Y la v.a associée à la charge. On constate facilement que Y suit
une loi uniforme sur [145,165].
Soit X la v.a associée à la résistance, X suit une loi uniforme sur
[120,150]. Ainsi nous avons :
2. Calcul de la fiabilité et du taux de défaillance du circuit. 120 ≤X ≤ 150 et 145 ≤ Y ≤ 165. Pour qu’il y ait rupture, il faut que
La fiabilité du dispositif st fourni par la probabilité ci-dessous : Y< X cad 145<Y<X<150.

F= P((A∪ 𝐵) ∪ (𝐶 ∪ 𝐷) ∩ 𝐸 ∩ 𝐹 ∩ 𝐺)) On a fX(x) = 1|(x)[120,150] et fY(y)= 1|(y)[145,165].


= P(A∪ 𝐵)+P(𝐶 ∪ 𝐷) +P(E)× P(F) × P(G) - P(A∪ 𝐵) × P(𝐶 ∪ 𝐷) f(X,Y)(x,y)= fX(x). fY(y) car (X,Y) indépendantes. Calculons la
P(E)× P(F) × P(G) probabilité de rupture.
= (𝑅 + 𝑅 − 𝑅 × 𝑅 ) + ( 𝑅 + 𝑅 − 𝑅 × 𝑅 ) + 𝑅 × 𝑅 × 𝑅 – P(Y<X)=P(145<Y<X ;145<X<150)
(𝑅 + 𝑅 − 𝑅 × 𝑅 ) × ( 𝑅 + 𝑅 − 𝑅 × 𝑅 ) × 𝑅 × 𝑅 × 𝑅
=∫ ∫ 𝑓 (𝑥)𝑓 (𝑦)𝑑𝑥𝑑𝑦
AN:
F= 0.9962 =∫ ∫ 𝑑𝑥 𝑑𝑦

Calcul du taux de défaillance. = ∫ [𝑥 − 145]𝑑𝑥

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 314


Soit N le nombre de véhicules empruntant l’autoroute et Zn le nombre
= 𝑥 − 145 𝑥
de camions parmi les n véhicules choisis au hasard sur l’autoroute. Zn
suit la loi N(N ;n ;0.07) que l’on peut remplacer par la loi B(n ;0.07)
=
si l’on suppose que ≤ 0,1. C’est-à- dire N≥10n.
Conclusion
Comme n=100 X= Z100 On suppose N≥1000 alors on a :
𝟏
La probabilité de rupture du pilier est donc P(Y<X)=
𝟒𝟖 100 ≥ 30
B. a. Estimation d’un intervalle de confiance 95% de la 0,07 ≤ 0,1
résistance à la rupture. 100 × 0,07 = 7 < 15
Donc on peut approcher la loi B (100 ; 0,07) par la loi de Poisson P(7).
On peut d’abord remarquer que l’effectif de l’échantillon est n=16.
D’où
Par ailleurs l’estimateur ponctuel de la moyenne est donné par :

𝑥̅ = ∑ 𝑋 = 1890,44. Par ailleurs l’écart type de l’échantillon est P(X> 5)= 1 - ∑ 𝑃(𝑋 = 𝑘)= 1- ∑ 𝑒 = 0,699.
!
donné par σ’=22,36 ce qui nous permet par la suite de déduire Pr(X>5)=0,7
ponctuelle de l’écart-type de la population : s = σ’. = 23,09. Alors 2. Calcul de Pr (65<Y<75).
l’intervalle de confiance 95% de la moyenne est l’intervalle Nous avons n=1000, Y= Z1000.On suppose que N≥ 10.000.

[𝑥̅ – t(0,05) ; 𝑥̅ + t(0,05) ]. On lit t(0.05) dans la table de la loi 1000 ≥ 30


√ √ 1000 × 0.07 = 70 ≥ 15
de Student à 15 degrés de liberté : t(0.05) = 2.1314 ; par conséquent 1000 × 0.07(1 − 0.07) = 65,1 > 5
l’intervalle est [1878,14 ; 1902,74]
On put donc approcher la loi B(1000 ;0.07) par la loi normale
b. Conclusion à tirer.
N(70 ; 𝟔𝟓, 𝟏 ).Y suit approximativement la loi N(70 ; 𝟔𝟓, 𝟏 ) donc
On peut affirmer (avec un risque de se tromper inférieur à 5%) que le Y’=
𝒀 𝟕𝟎
suit approximativement la loi N(0,1).
nouvel alliage est plus résistant que l’ancien. 𝟔𝟓,𝟏

Exercice 3 D’où P(65<Y<75)= P <𝑌 <


√ , √ ,
1. Calcul de Pr(X>5). . .
=ϕ -ϕ
√ , √ ,

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 315


= 2ϕ(0,58)-1
.
=0,5034 D’où Pr(0.06≤F≤0.08)≥ 0.95 ↔ ϕ .
≥ 0.975=ϕ(1.96). Après

Donc P(65<Y<75)= 0,5034 résolution on


3. Valeur de n pour laquelle on peut affirmer que la proportion obtient comme condition n≥ 2501.
de camions est entre 0.06 et 0.08 avec un risque d’erreur
inférieur à 5% . B.1. Probabilité que le débit de la rivière X soit le double du débit
de la rivière Y.
Soit F= la proportion des camions parmi n véhicules choisis au
On a :
hasard. On suppose que N≥10n.
,
𝑛 ≥ 30 P(X=2Y)= ∫ ∫ 𝑓 , (𝑥, 𝑦)𝑑𝑦𝑑𝑥 =
En supposant que 0.07𝑛 > 15 cad n≥ 215. .
0.07(1 − 0.07)𝑛 > 5 = ∫ (3000 − 5𝑥 /8)𝑑𝑥
.
On peut approcher la loi B(n ;0.07) par la loi N(0.07n ;√0.0651 n). = [3000𝑥 − 5𝑥 /24]
.
Donc on put considerer qu F suit la loi N(0.07 ; )et que F= = 32/45
.
suit la loi N(0 ;1). Finalement on a : P(X=2Y)= 32/45
.

Fonction densité conditionnelle X avec Y=10000.


.
. . . . On calcule fY(y)= ∫ (6000 − 𝑥 − 𝑦)𝑑𝑥
De ce fait Pr(0.06≤F≤0.08)= P .
≤𝐹 ≤ .
.
= ×4000(4000-y)


. .

. . Ainsi la fonction densité conditionnelle évaluée en Y= 1000 est donc :
. .
𝑓 , (𝑥|𝑦 = 1000)= = avec 0≤x≤ 4000.
∗ .
𝟓𝟎𝟎𝟎 𝒙
. D’où 𝒇𝑿,𝒀 (𝒙|𝒚 = 𝟏𝟎𝟎𝟎)=
=2ϕ .
–1 𝟏𝟐.𝟏𝟎𝟓

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 316


Examen 2016-2017
.
=2ϕ .
–1
Exercice 1 et 2
Voir CC 2016-2017 .
D’où Pr(0.06≤F≤0.08)≥ 0.95 ↔ ϕ ≥ 0.975=ϕ(1.96). Après
Exercice 3 .

1 et 2 : voir CC 2016-2017 résolution on


Valeur de n pour laquelle on peut affirmer que la proportion de obtient comme condition n≥ 2501.
camions est entre 0.06 et 0.08 avec un risque d’erreur inférieur à
B.1. Probabilité que le débit de la rivière X soit le double du débit
5% .
de la rivière Y.
Soit F= la proportion des camions parmi n véhicules choisis au On a :
hasard. On suppose que N≥10n. ,
P(X=2Y)= ∫ ∫ 𝑓 , (𝑥, 𝑦)𝑑𝑦𝑑𝑥 =
𝑛 ≥ 30
En supposant que 0.07𝑛 > 15 cad n≥ 215. =
.
∫ (3000 − 5𝑥 /8)𝑑𝑥
0.07(1 − 0.07)𝑛 > 5
.
On peut approcher la loi B(n ;0.07) par la loi N(0.07n ;√0.0651 n). = [3000𝑥 − 5𝑥 /24]
. = 32/45
Donc on put considerer qu F suit la loi N(0.07 ; )et que F=
. Finalement on a : P(X=2Y)= 32/45
.
suit la loi N(0 ;1).
Fonction densité conditionnelle X avec Y=10000.
.
. . . .
On calcule fY(y)= ∫ (6000 − 𝑥 − 𝑦)𝑑𝑥
De ce fait Pr(0.06≤F≤0.08)= P .
≤𝐹 ≤ .
.
= ×4000(4000-y)

. . . . Ainsi la fonction densité conditionnelle évaluée en Y= 1000 est donc :


=ϕ .
-ϕ .
𝑓 , (𝑥|𝑦 = 1000)= = avec 0≤x≤ 4000.
∗ .

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 317


D’où 𝒇𝑿,𝒀 (𝒙|𝒚 = 𝟏𝟎𝟎𝟎)=
𝟓𝟎𝟎𝟎 𝒙 3. Loi de S et T ; calcul de E(T) et nom de la loi de S.
𝟏𝟐.𝟏𝟎𝟓
En effet pour s≥ 1 on a par la formule des lois marginales :
P(S=s)= ∑ 𝑃(𝑆 = 𝑠 𝑒𝑡 𝑇 = 𝑡)
Contrôle Continu 2014-2015 = p2(1-p)2s-2 + ∑ 2𝑝 (1 − 𝑝)
= (1 − 𝑝) [𝑝 + 2𝑝 (1 − 𝑝) ∑ (1 − 𝑝) ] où u= t-1
Exercice 1
= 𝑝 + 2𝑝 (1 − 𝑝) × (1 − 𝑝(2 − 𝑝))
1. Signification de S et T.
S représente le premier temps de panne et T représente la durée qui = p(2-p) (1 − 𝑝(2 − 𝑝))
sépare 2 temps de pannes. On reconnait la loi géométrique de paramètre G(p(2-p).
2. Calcul de P(S=s et T=t) pour s≥1 et t≥0. Maintenant toujours par la formule des lois marginales pour t≥0 on
Pour s ≥ 1 et t ≥ 0 on a : a:

{𝑆 = 𝑠, 𝑇 = 𝑡} = {𝑋 = 𝑠, 𝑌 = 𝑠 + 𝑡} ∪ {𝑋 = 𝑠 + 𝑡, 𝑌 = 𝑠}. P(T=t)= ∑ 𝑃(𝑆 = 𝑠 𝑒𝑡 𝑇 = 𝑡) = ∑ (1 + 1{ }) 𝑝 (1 −


𝑝)
Mais l’union n’est disjointe que si t≥1(sinon les 2 événements sont
égaux à ({𝑋 = 𝑌 = 𝑠}).Donc pour s, t ≥ 1 on a en utilisant = 1 + 1{ } 𝑝 (1 − 𝑝) ∑ (1 − 𝑝(2 − 𝑝))
l’indépendance de X et Y : ( )
= 1 + 1{ }
P(S=s,T=t)=P(X=s et Y=s+t)+P(Y=s et X=s+t)
( )
= P(X=s)P(Y=s+t)+P(Y=s)P(X=s+t) Donc E(T)=∑ 𝑡𝑃(𝑇 = 𝑡) = ∑ 𝑡 après résolution on
= p(1-p)s-1× p(1-p)s+t-1 × 2 obtient
= 2p2(1-p)2s+t-1 E(T)=
𝟐(𝟏 𝒑)
𝒑(𝟐 𝒑)
Pour s≥1 et t=0 on a toujours par indépendance de X et Y
4. Conclusion sur l’indépendance de S et T.
P(S=s et T=0)=P(X=s et Y=s)=P(X=s)P(Y=s)= p2(1-p)2s-2.
En effet pour s≥1 et t≥0, on a :
On conclut que ∀s≥1, ∀t≥ 𝟎 ; P(S=s, T=t)= p2(1+1{t>0})(1-p)2s+t-2

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 318


P(S=s)P(T=t)= p(2-p)[(1 − 𝑝) ] 1 + 1{ ×
( ) g(λ)= ln(L(Xn,λ)) × ∑ 𝑥
}

= 𝑝 1 + 1{ } × (1 − 𝑝) ( ) = -nλ + ln ∏ !

= P(S=s et T=t) = -nλ+∑ 𝑥 ln(𝜆) − ln(∏ 𝑥 !)


Donc S et T sont indépendantes. g’(λ)= -n+ ∑ 𝑥 × .
Exercice 2
Donc g’(λ)=0 → ∑ 𝑥 = n et donc λ^MV= ∑ 𝑥=𝑋
Cf examen 2016-2017
^
Exercice 3 𝑔 =- ∑ 𝑥 <0
1. Calcul de l’estimateur de maximum de vraisemblance λ^MV D’où λ^MV est l’estimateur du maximum de vraisemblance
de λ. .

X suit une loi de Poisson de paramètre λ alors P(X=k)= 𝑒 . 2. Montrons que λ^MV est sans biais.
!
Pour cela il suffit de montrer que E(λ^MV)=λ.
Soit (X1,X2,X3,….Xn) un n- échantillons de v.a X on a :
L(Xn,λ) =∏ 𝑃(𝑋 = 𝑥 ) et l’estimateur du maximum de On a : E(λ^MV)= E( ∑ 𝑥 ) = E(∑ 𝑥 )= × nλ=λ
vraisemblance est défini par D’où λ^MV est sans biais.
λ^MV= arg min(ln(L(Xn,λ)). 3. Erreur faite en estimant λ par λ^MV.
Pour trouver cette valeur posons g(λ)= ln(L(Xn,λ)) alors Soit ∆ l’erreur en question défini par ∆= λ^MV – λ..
𝑔 (𝜆^ )=0 On a : ∆= λ^MV – λ
λ^MV ^
𝑔 <0
= [∑ 𝑥 −𝑥 ]
Resolvons l’équation g’(λ)=0. g(λ)= ln(L(Xn,λ).
= [∑ (𝑥 − 𝑛𝜆]
Par ailleurs, L(Xn,λ) = ∏ 𝑒
!
𝟏
D’où ∆= [∑𝒏𝒊 𝟏(𝒙𝒊 − 𝒏𝝀]
∑ 𝒏
=𝑒 ×∏
! 4. Intervalle de confiance.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 319


d. Loi binomiale : La loi de probabilité suivie par la somme de n
Posons i= εα = 1.96
√ variables de Bernoulli où la probabilité associé au succès est p, est la
loi binomiale de paramètres n et p.
D’où un intervalle confiance 95% est donné par:
𝝀 𝝀
I= 𝝀^𝑴𝑽 − 𝟏. 𝟗𝟔 ; 𝝀^ 𝑴𝑽 + 𝟏. 𝟗𝟔
𝒏 𝒏

Examen 2012-2013
La probabilité que Sn = k, c’est à dire l’obtention de k succès au cours
Exercice 1 de n épreuves indépendantes est :
b. Probabilité : On appelle probabilité P toute application de
l’ensemble des évènements Ω dans l’intervalle [0,1], tel que : P :
ε(Ω)→[0,1] Exercice 2
A→ P(A) 1. Probabilité pour qu’un nouveau-né puisse subir le traitement.
satisfaisant les propriétés suivantes : Soit P(R+) la probabilité qu’un camerounais soit R+ et P(R-) la
 ∀A ϵ ε(Ω) P(A) ≥ 0 probabilité qu’un camerounais soit R-. On a P(R+)=0.90 et P(R-)=0.10.
Supposons que la formation d’un couple st in dépendante du facteur
 P(Ω)=1 Rhésus ; le tableau ci-dessous permet d’énumérer les différents cas
 ∀A,B ϵ ε(Ω) si A∩B=∅ alors P(A∪B)= P(A)+P(B) possibles avec leur probabilité :
c. Variable aléatoire : Etant donné un espace probabilisé d’espace R+ R-
fondamental Ω et de mesure de probabilité P, on appelle variable R+ 0.81 0.09
aléatoire sur cet espace toute application X de Ω dans R telle que :
R- 0.09 0.01
X : ε(Ω)→R
𝜔 → X(𝜔)
Soit p la probabilité qu’un nouveau-né puisse subir le traitement :
p= 0.1×P(R+/ R- )

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 320


AN Soit M l’événement « la pièce est défectueuse ». On veut calculer
P(B/M).
p= 0.1× 0.09
p= 0.009
P(B/M)=
( / ) ( )
2. Nombre de naissances nécessaires par semaine pour que la ( / ) ( ) ( / ) ( ) ( / ) ( ) ( / ) ( ) ( / ) ( )

probabilité qu’il se présente au moins une fois un cas à traiter


soit supérieur à 0,95.
AN :
Soit X la variable aléatoire associée au nombre de cas possibles :
×
P(X≥1)= 1- p(X=0)= 1- 𝐶 𝑝 (1 − 𝑝) = 1- (1 − 𝑝) avec 1- p= P(B/M)=
× × × × ×
0.991.
P(B/M)= 0.205
P(X≥1)= 1- (0.991)
Or P(X≥1)≥ 0.95 ↔ 1- (0.991) ≥ 0.95
Exercice 4
↔ 0.05 ≥ (0.991)
1. Calcul en fonction de p la probabilité PQ que le quadriréacteur
↔ ln(0.05) ≤ n.ln(0.991) achève son vol et la probabilité PB que le biréacteur face de
( . ) même.
↔ n0 = E ( . )
+1
Soit Y la variable aléatoire réelle qui donne le nombre de réacteurs
↔ n0= 332 tombant en panne sur Q.
𝐅inalement on a : n0= 332 Y prend les valeurs ci-dessous : Y={0,1,2,3,4}. Y~ B(4, p).
P(Y=k)= 𝐶 𝑝 (1 − 𝑝)
Exercice 3 : = P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)
1. Probabilité pour qu’une pièce défectueuse provienne de la = (1 − 𝑝) + 4𝑝(1 − 𝑝) + 6𝑝 (1 − 𝑝)
machine B.
PQ = (𝟏 − 𝒑)𝟐 (1+2p+3𝒑𝟐 )

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 321


Soit X la variable aléatoire réelle qui donne le nombre de réacteurs 1. Calculer des probabilités P (|X-1,5|≤1.5) et P(X≥3/X≥2).
tombant en panne sur B
Etant donné que f est une densité de probabilité alors ∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 =1
X prend les valeurs ci-dessous : X= {0,1,2} et donc a= 1/3.
P(X=k)= 𝐶 𝑝 (1 − 𝑝)
On a : 𝑋 − ≤ ↔- ≤X- ≤
= P(X=0)+P(X=1)
↔a≤X≤3
= (1 − 𝑝) + 2p (1 − 𝑝)
Ainsi, P 𝑋 − ≤ = P(a ≤ X ≤ 3)
PB= 1- 𝒑𝟐
2. Indication de l’avion offrant la meilleure fiabilité suivant les =∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 - ∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥
valeurs de p.
= ∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥
Pour cela nous allons calculer, PB - PQ
On a : =∫ 𝑎 𝑑𝑥 + ∫ 𝑑𝑥

PB - PQ = (1 − 𝑝) [(1 − 𝑝) (1 + 2𝑝 + 3𝑝 ) ] = 5/6
= (1- p)[(1 + 𝑝) − (1 − 𝑝)(1 + 2𝑝 + 3𝑝 )] Donc P 𝑿 −
𝟑

𝟑
=
𝟓
𝟐 𝟐 𝟔
= 𝒑𝟐 (1- p)(1- 3p) 𝑷(𝑿 𝟑 ∩𝑿 𝟐)
P(X≥3/X≥2)=
𝑷(𝑿 𝟐)

𝑷(𝑿 𝟑)
 Si p=0 ou p= 1/3 ou p=1 alors les deux avions ont la même =
𝑷(𝑿 𝟐)
fiabilité. 𝟏 𝑷(𝑿 𝟑)
=
 Si p ϵ [0,1/3] alors l’avion à deux réacteurs a la meilleure 𝟏 𝑷(𝑿 𝟐)

fiabilité Par suite on a : P(X≥3/X≥2)=


𝟏
𝟑
 Si p ϵ [1/3,1] alors l’avion ayant 4 réacteurs a la meilleure
fiabilité
Exercice 7 2. Calcul de E(X) et V(X).
On a :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 322


𝟏/𝟐
E(X)= ∫ 𝑥𝑓(𝑥)𝑑𝑥 = ∫ 𝑑𝑥 + ∫ dx + ∫ − + 𝑑𝑥 Donc 𝐥𝐢𝐦 𝑷(𝑿 ≥ 𝟏)= 1- 𝒆
𝒏→

=2 2. Nombre de tirages à effectués pour que la probabilité


d’obtenir au moins un fois une boule rouge soit supérieure à
E(X)= 2
0.90.
V(X)= ∫ 𝑥 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 - (𝐹(𝑋))
On a p= .
∫ 𝑥 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 = ∫ 𝑥 𝑑𝑥 + ∫ dx + ∫ − + 𝑑𝑥
p2= 1- 1 − = 1-
= 11/6 +3
→ 0.1 ≥
Donc V(X)= 11/6 +3-4
𝟓
V(X)= → ln 0.1 ≤ n ln
𝟔

𝒏0= 459
Exercice 8 Approximation de la loi binomiale par la loi de Poisson.
1. Probabilité pour que la personne ait au moins un billet p2= 1-P(X=0)
gagnant et limite de cette probabilité quand n tend vers
l’infini. = 1- = 1- 𝑒
!

Soit X la variable aléatoire qui associe le nombre de billet gagnant. p= avec λ= np=

p2= 1- 𝑒
P(X≥1)= 1-P(X=0)= 1- 𝐶 𝑝 (1 − 𝑝)
p2 ≥ 0.90
𝟏 𝟐𝒏
Donc P(X≥1)= 1- 𝟏 −
𝟐𝒏 → 0.1≥ 𝑒

lim 𝑃(𝑋 ≥ 1) = lim 1 − 1 − Donc n0= 461


→ →

= lim 1 − 𝑒 Correction des exercices d’approfondissement


LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 323


Problème 1 blanches. Dans l’autre cas, U2 contient 2a+1 boules dont a+1 noires et
toujours a blanches.
1. Lois, espérances et variances de X1 et X2.
Avant de commencer, soit Uk la ke urne. Avant les tirages : Donc P(X2=1)= (a+ p1) et P(X2=0)= 1- P(X2=1)=

Si k=1, U1 contient des boules blanches en proportion p1 et des boules D’où la loi de X2 :
noires(en proportion 1- p1)
k 0 1
Si k ϵ [2,n], Uk contient au départ a boules blanches et a boules noires. P(X2=k) 1−𝑝 +a (a+ p1)
𝑋 = 1 𝑠𝑖 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑢𝑙𝑒 𝑡𝑖𝑟é𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑘 𝑢𝑟𝑛𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒 2𝑎 + 1
Si k ϵ [1,n] ,
𝑋 = 0 𝑠𝑖 𝑒𝑙𝑙𝑒 𝑒𝑠𝑡 𝑛𝑜𝑖𝑟𝑒
X1=1 si et seulement si la première boule tirée est blanche donc 𝟏 𝟏 𝒂 𝒑𝟏 𝟐
E(X2)= (a+ p1) et V(X2)= (a+ p1) - .
P(X1=1)= p1 et P(X1=0)= 1- p1.Ainsi le tableau ci-dessous donne la 𝟐𝒂 𝟏 𝟐𝒂 𝟏 𝟐𝒂 𝒑𝟏

loi de X1 : 2. Valeur de p1 pour laquelle X1 et X2 suivent la même loi.


X1 et X2 suivent la même loi de probabilité si et seulement si :
k 0 1 P(X1=1)= P(X2=1) c’est-à-dire p1=(a+ p1) donc p1= .
𝟏
𝟐
P(X1=k) p1 1- p1
3. Indépendance de X1 et X2 pour la valeur de p1 trouvée à la
question précédente.
Donc on a E(X1)= p1 et V(X1)= p1- p12= p1(1- p1).
Si p1= , P(X1=1)= P(X2=1)= .
D’après la formule des probabilités totales avec le système complet
d’événements ((X1=0),(X1=1)) ;on a : P[(X1=1)∩ (X2=1)]= P(X2=1/ X1=1) P(X1=1)= ×
P(X2=1)= P(X1=1)P(X2=1/ X1=1)+ P(X1=0)P(X2=1/ X1=0)= = × ↔ 2𝑎 + 2 = 2𝑎 + 1 ce qui est impossible.
( )
p1 +(1- p1)
Donc X1 et X2 ne sont pas indépendantes.
En effet si le premier tirage a donné une boule blanche, elle a été
placée dans U2, U2 contient alors 2a+1 boules dont a+1 boules 4. Démonstration de l’existence d’une matrice tel que pour
1≤k≤n

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 324


𝒑𝒌 𝟏 𝒑𝒌 1 0 1 1
𝒒𝒌 =M 𝒒 En notant I= et J= , comme I et J commutent on peut
𝟏 𝒌 0 1 1 1
utiliser la formule du binôme
Pour tout k tel que 1≤k≤n ,P(Xk+1=1)=P(Xk=1)P(Xk+1=1/
Xk=1)+P(Xk=0)
Mn = ∑ 𝐶 𝐽 𝐼
P(Xk+1=0/ Xk=0)
=( ∑ 𝐶 𝑎 𝐽
donc pk+1=pk P(Xk+1=1/ Xk=1)+(1- pk) P(Xk+1=0/ Xk=0). )

Si Xk=1,une boule blanche est ajoutée dans Uk+1 donc Or J2=J et par récurrence Jk = 2k-1 J si k≥ 1
P(Xk=1)P(Xk+1=1/ Xk=0)= Donc Mn = I+∑ 𝐶 𝑎 2 J
( )

donc pk+1= pk + qk .
= I+ ∑ C a 2 −1 J
( )
On obtient de même :
= I + ((1 + 2a) − 1)J
qk+1 = qk P(Xk+1=0/ Xk=0)+(1- qk) P(Xk+1=0/ Xk=1) ( )

= qk + pk Finalement on a donc
𝟏 𝟏 + (𝟏 + 𝟐𝒂)𝒏 (𝟏 + 𝟐𝒂)𝒏 − 𝟏
𝒂 𝟏 𝒂 Mn =
𝒑𝒌 𝟏 𝒑𝒌 𝟐(𝟐𝒂 𝟏)𝒏 (𝟏 + 𝟐𝒂)𝒏 − 𝟏 𝟏 + (𝟏 + 𝟐𝒂)𝒏
𝟐𝒂 𝟏 𝟐𝒂 𝟏
Finalement nous obtenons 𝒒 = 𝒂 𝒂 𝟏 𝒒𝒌
𝒌 𝟏 Par ailleurs on a :
𝟐𝒂 𝟏 𝟐𝒂 𝟏

5. Déterminons Mn pour n𝝐N,la loi de Xn , 𝐥𝐢𝐦 𝒑𝒏 et = 𝑀


𝒏→
𝐥𝐢𝐦 𝒒𝒏 .
𝒏→

Commençons par déterminer Mn pour n𝜖N. +1 1−


( ) ( )
=
De la relation obtenue à la question précédente on a : 1− +1
( ) ( )

1 0 1 1
M= = +
0 1 1 1

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 325


Donc pn= 1+ et qn= 1+ et la loi de Xn 2. a. Loi de Z et Y.
( ) ( )
est : On peut remarquer que Y est le rang de la première réalisation de
l’élément R de probabilité constante au cours d’une succession
k 0 1
d’appels indépendants, donc Y suit une loi géométrique
P(Xn=k) qn pn
𝟏 𝟏
G ( ).De même Z suit une loi géométrique G( ).
𝟒 𝟒

Comme 2a+1>1 alors 𝐥𝐢𝐦 𝒑𝒏 =


𝟏
𝒆𝒕 𝐥𝐢𝐦 𝒒𝒏 =
𝟏 b. Calcul de P(Y≤ k) pour k ϵN*.
𝒏→ 𝟐 𝒏→ 𝟐
Soit k ϵN*, P(Y≤ k)= ∑ 𝑃(𝑌 = 𝑛) ∑ ( ) ( )

Problème 2 𝟑 𝒌
Après calcul on a finalement P (Y≤ k)= 1-
𝟒
1. a. Détermination de la loi de X, E(X) et V(X).
c. Détermination de P(T≤ 𝒌)
T = max(Y,Z),T prend les valeurs k ϵN*.
Soit R l’événement « le client subit un retard ».X est le nombre de
P(T≤ 𝑘) = 𝑃((𝑌 ≤ 𝑘) ∩ (𝑍 ≤ 𝑘)) = 𝑃(𝑌 ≤ 𝑘)𝑃(𝑍 ≤ 𝑘) car Y et Z
réalisations de l’événement R de probabilité au cours de 4 appels
sont indépendantes.
𝟏
indépendants. Donc X suit une loi binomiale B(4, ) ;par conséquent 𝟐
𝟒 𝟑 𝒌
𝟏 𝟏
E(X)=4× =1 et V(X)= 4( )(𝟏 − ).
𝟏 Donc P(T≤ 𝒌)= 𝟏 − pour tout k ϵN*
𝟒
𝟒 𝟒 𝟒
d. Calcul de E(T)

b. Calcul de la probabilité de l’évènement « le client a subi Pour tout k ϵN*, déterminons d’abord P(T=k)
au moins un retard ». En effet, P(T=k) = P(T≤ 𝑘)- P(T≤ 𝑘 − 1)
En effet, P(X≥ 1)=1-P(X=0)=1-𝐶 ( )(1 − )
= 1− +1− 1− −1+
d’où P(X≥ 1)=1- ( )4

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 326


P (Y≤8)=P(2+ 0,5 X ≤8)=P(X≤12)=F(12)= 1- 3e-2
= 2− − −
Finalement on a P (Y≤8)= 1- 3e-2.
𝟏 𝟑 𝒌 𝟕 𝟑 𝒌 𝟏
P(T=k) = 𝟐− 2. Densité de probabilité de X
𝟒 𝟒 𝟒 𝟒

Nous pouvons maintenant calculer E(T). F est dérivable sur R sauf peut-être en 0.
F’(x)=0 si x<0 ;
E(T)= ∑ 𝑘 2− .
F’(x)= - 𝑒 - = 𝑒 si x>0
Un bon mathématicien pourrait bel et bien remarquer que cette
série est convergente, par conséquent cette série est calculable. Pour On déduit une densité de X :
ne pas vous mettre dans l’ambiguïté totale nous allons calculer cette 𝒇(𝒙) = 𝟎 𝒔𝒊 𝒙 < 𝟎
série. 𝒙 𝒙
𝒇(𝒙) = 𝒆 𝟔 𝒔𝒊 𝒙 > 𝟎
𝟑𝟔
En effet ∑ 𝑘 converge et ∑ 𝑘 =
( )

( ) ( ) 3. a. Calcul de E(X)
∑𝑘 converge et ∑ 𝑘 =
( )
En effet, E(X)= ∫ 𝑥𝑓(𝑥)𝑑𝑥 = ∫ 𝑒 dx si cette intégrale est
Donc E(T) existe et on a :
convergente.
E(T)= × − × =
( ) ( )
Pour tout t>0,∫ 𝑒 𝑑𝑥 = -∫ 𝑑𝑥
𝟒𝟎
E(T)=
𝟕
=- 𝑒 +2∫ 𝑒 𝑑𝑥

Problème 3
1. Calcul de la probabilité pour que le forfait ne
Or lim − 𝑒 = 0.
dépasse pas 8000 francs →

Le forfait s’exprimant en milliers de francs, on cherche P(Y≤8). Par suite on a E(T)=12.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 327


b. Montant moyen du forfait. FU est continue sur R, dérivable sur R sauf peut etre en 0 et en a et F’U
est continue sur R-{0,a}. Une densité fU de U est donc définie par :
En effet, E(Y)=2+0,5 E(X)(linéarité de l’espérance
mathématique)=2+6=8 𝟎 𝒔𝒊 𝒙 ≤ 𝟎
𝒏𝒙𝒏 𝟏
E(Y)=8. fU(x)= 𝒔𝒊 𝟎 < 𝒙 < 𝒂
𝒂𝒏
𝟎 𝒔𝒊 𝒙 ≥ 𝒂
Donc le montant moyen du forfait est de 8000 francs

 Cherchons la fonction de répartition de V


4. Fonction de répartition de la variable Y
En effet, P(Y≤ 𝑥) = 𝑃(2 + 0,5𝑋 ≤ 𝑥) = 𝑃(𝑋 ≤ 2(𝑥 − 2)) =
𝐹(2𝑥 − 4) Pour tout x de R, FV(x)= P(V≤ 𝑥)=1-P(V>x)

Ainsi, si x≤2, P(Y≤ 𝒙) = 𝟎 P(V>x)= P[⋂ (𝑋 > 𝑥)]=∏ 𝑃(𝑋 > 𝑥)=[𝑃(𝑋 > 𝑥)] .
𝟐𝒙 𝟒 𝟔 𝟐𝒙 𝟒
𝒙 𝟏 𝒙 𝟐 Donc FV(x)= 1- [1 − 𝑃(𝑋 ≤ 𝑥)]
Si x>2, P(Y≤ 𝒙) =1 - 𝒆 𝟔 = 1- 𝒆 𝟑
𝟔 𝟑
0 𝑠𝑖 𝑥 ≤ 0
Problème 4 Et FV(x)= 1 − 1 − 0<𝑥<𝑎
1. Détermination des densités de U et V. 1 𝑠𝑖 𝑥 ≥ 𝑎
 Cherchons la fonction de répartition de U. D’où une densité de V :
Pour tout x𝜖 R, FU(x)=P(U≤x)= P(⋂ (𝑋 ≤ 𝑥)) donc FU(x)= 𝟎 𝒔𝒊 𝒙 ≤ 𝟎
∏ 𝑃(𝑋 ≤ 𝑥)= [𝑃(𝑋 ≤ 𝑥)] car toutes les 𝑋 sont indépendantes 𝒏 𝒙 𝒏
fV(x)= 𝟏− 𝒔𝒊 𝟎 < 𝒙 < 𝒂
𝒂 𝒂
de même loi.
𝟏 𝒔𝒊 𝒙 ≥ 𝒂
0 𝑠𝑖 𝑥 ≤ 0
2. Calcul de E(U) et E(V).
Or P(Xi≤x)= ∫ 𝑑𝑥 = 𝑠𝑖 0 < 𝑥 < 𝑎
1 𝑠𝑖 𝑥 ≥ 𝑎
0 𝑠𝑖 𝑥 ≤ 0 E(U)= ∫ 𝑥𝑓 𝑑𝑥=∫ 𝑛𝑥 dx = =
donc FU(x)= 𝑠𝑖 0 < 𝑥 < 𝑎 𝒏𝒂
E(U)=
1 𝑠𝑖 𝑥 ≥ 𝑎 𝒏 𝟏

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 328


( ) ( { , , , })
En effet, P(N≤ 5/𝑁 ≥ 2)= =
( ) ( )
𝒂 𝒏𝒙 𝒙 𝒏 𝟏 𝒂
E(V)= ∫ 𝒙𝒇𝑽 (𝒙)𝒅𝒙 = ∫𝟎 𝒂 𝟏− 𝒅𝒙 =
𝒂 𝒏 𝟏 P(N<2) = P(N=0)+P(N=1) ≥ e-4 1 + = 3 e-4.

P(2≤ 𝑁 ≤ 5)= e-4 + + + = e-4


Problème 5 ! ! ! !

1. Détermination de la loi de probabilité de N, E(N) et V(N). Finalement on obtient, P(N≤ 𝟓/𝑵 ≥ 𝟐) = 0,5982

En effet N est le nombre de voitures de location ayant un accident 4. Détermination du plus petit k tel que P (N>k)≤0,01.
dans une journée, donc N est le nombre de réalisations de En effet, P(N>k)= 1-P(N≤k)= 1- e-4 ∑
:
d’où P(N>k)≤ 0,01 ↔
!
l’événement : « une voiture louée a un accident dans une :
journée »de probabilité constante 0,004 au cours de 1000 locations ∑ ≥ 0,99 e-4
!
indépendantes. :
En calculant ∑ Pour k prenant les valeurs entière successives, on
!
Donc N suit la loi binomiale B(1000,0.004). constate que le plus petit k tel que P (N>k)≤0,01 est 9.
E(N)=1000×0.004=4 ; V(N)=1000× 𝟎. 𝟎𝟎𝟒 × 𝟎. 𝟗𝟗𝟔 = 𝟑, 𝟗𝟖𝟒 Le plus petit k tel que P (N>k)≤0,01 est 9.
2. Par ailleurs comme :
𝑝 = 0,004 ≤ 0,1 Problème 6
𝑛 = 1000 ≥ 30
𝑛𝑝 = 4 ≤ 15 1. a. Vérifions que f est une densité de probabilité.
Donc on peut approcher la loi B(1000,0.004) par la loi de Poisson f est continue sur R-{0}.
P(4).
Pour tout x 𝜖 R, f(x) ≥ 0 ; ∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 = ∫ 0𝑑𝑥 = 0
3. a. Calcul de P(N=4)
Posons pour tout X ≥ 0, φ(X)=∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥= −𝑒 (
= 1-e-(X-θ)
Compte tenu de l’approximation obtenue à la question précédente, on
a: 𝐥𝐢𝐦 𝛗(𝐗) = 𝟏 donc ∫𝟎 𝒇(𝒙)𝒅𝒙=∫ 𝒇(𝒙)𝒅𝒙=1
𝑿→
P(N=4)=e-4 C’est-à-dire P(N=4)=0,1954 f est donc une densité de probabilité
!

b. Calcul de P(N≤ 𝟓/𝑵 ≥ 𝟐)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 329


b. Fonction de répartition de T 2. Montrons que Zn=Xn-1 est un estimateur sans biais de θ.
Pour tout x ϵ R, F(x)=∫ 𝑓(𝑡)𝑑𝑡 donc si x ≤ 𝜃 alors F(x)= 0 et si Soit Zn= Xn -1, ce qui implique que E(Zn)= E(Xn)-1
x>θ, Or E(Xn)=E ( ∑ 𝑇 )= ∑ 𝐸(𝑇 )= ×n 𝐸(𝑇)=E(T)= θ+1
( ) ( )
F(x)= ∫ 𝑒 𝑑𝑥 = −𝑒 Donc E(Zn)= θ.
( )
= 1- 𝑒 Finalement on conclut que Zn est un estimateur sans biais de θ.
𝟎 𝒔𝒊 𝒙 ≤ 𝜽
Finalement on a F(x)= (𝒙 𝜽)
𝟏− 𝒆 𝒔𝒊 𝒙 > 𝜽
3. Fonction de répartition et densité de Yn
On a Yn= Inf 𝑇 .
c. Calcul de E(T) et V(T).
Soit Gn la fonction de répartition de Yn. Pour tout yϵ R,
Nous pouvons déjà remarquer que ∫ 𝑥𝑓(𝑥)𝑑𝑥 = 0. Ainsi, pour tout Gn(y)=P(Yn ≤y)=1-P(Yn>y)
X ≥ 𝜃 posons
Gn(y)=1- P(⋂ (𝑇 > 𝑦))=1- ∏ 𝑃(𝑇 > 𝑦) car les Ti sont
( )
α(X)=∫ 𝑥𝑓(𝑥)𝑑𝑥=∫ 𝑥 𝑒 𝑑𝑥. Après intégration par parties on indépendantes. D’ou
obtient : Gn(y)=1-P(⋂ (𝑇 > 𝑦)) car les Ti suivent toutes la loi de T donc
∫ 𝑥𝑓(𝑥)𝑑𝑥= θ+1 Gn(y)= 1-(1 − 𝐹(𝑦))
Donc E(T)= θ+1 𝟎 𝒔𝒊 𝒚 ≤ 𝟎
Finalement Gn(y)=
Par ailleurs pour tout X ≥0, posons 𝟏 − 𝒆 𝒏(𝒚 𝜽) 𝒔𝒊 𝒚 > 𝟎
( )
μ(X)=∫ 𝑥 f(x)dx=∫ 𝑥 𝑒 dx ; après résolution on a
μ(X)=E(T2)= θ2+2θ+2. De même Gn est continue sur R, dérivable sur R-{0},par conséquent
pour tout y<θ G’n(y) =0 ; pour tout y>0 G’n(y)=ne ( ) , donc
V(T)= E(T2)-( E(T))2= θ2+2θ+2-( θ+1)2=1 G’n est continue sur R-{θ}.Par suite Yn est bien une variable à densité
V(T)=1 et une densité de Yn est la fonction gn définie par :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 330


𝟎 𝒔𝒊 𝒚 ≤ 𝟎 Posons λ(X) =∫ 𝑦 𝑔 (𝑦)𝑑𝑦 pour tout X ≥ 𝑛
gn(y)= 𝐧(𝐲 𝛉)
𝐧𝐞 𝒔𝒊 𝒚 > 𝟎
Pour λ(X) = θ2-X2e-n(X-θ) + λ(X).

𝟏
4. Montrons que Wn=Yn- est un estimateur sans biais de θ Et comme lim λ(X) = 𝜃 + 𝜃+ et ∫ 𝑦 𝑔 (𝑦)𝑑𝑦 = 𝜃 +
𝒏 →

D’après la linéarité de la fonction espérance mathématique nous nous 𝜃+


avons E(Wn)=E(Yn)- . Par ailleurs nous pouvons remarquer que
E(𝑌 ) =∫ 𝑦 𝑔 (𝑦)𝑑𝑦 = 𝜃 + −
( )
∫ 𝑛𝑦e dy=0.
Et V(Yn)= E(𝑌 ) – [E(𝑌 )]2=𝜃 + 𝜃+ - 𝜃+ 2

Posons pour tout X ≥ 𝜃 σ(X) =∫ 𝑦𝑔 (𝑦)𝑑𝑦.Après intégration par


𝟏 𝟏 𝟏
parties nous avons V(Yn)= ,V(Wn)= et W(Zn)=
𝒏𝟐 𝒏𝟐 𝒏

( )
( ) lim W(Zn)= 0 et lim V(Wn) = 0 donc
σ(X)=θ-X𝑒 +− d’où lim σ(X)= θ+ et par suite → →

nous avons bien Zn et Wn sont des estimateurs convergentes de 𝜽.

E(Wn)= θ. V(Zn) – V(Wn) = - = >0 pour tout n ≥2 donc Wn est le

Finalement on conclut que Wn=Yn-


𝟏
est un estimateur sans biais meilleur estimateur sans biais de Zn.
𝒏
de θ. Problème 7

5. Calcul de V(Zn),V(Wn) et montrons que Zn et Wn sont des Test de comparaison de deux moyennes μ1 et μ2 à partir de deux
estimateurs convergents de θ. échantillons indépendants :
Test bilatéral de l’hypothèse nulle (H0) : μ1 = μ2 contre l’hypothèse
On a W(Zn)=V(Xn -1)=V(Xn)=V ∑ 𝑇 = V(∑ 𝑇 ),les Ti sont
alternative (Ha) : μ1 ≠ μ2 avec un risque α = 5 %.
indépendantes et suivent la loi de T, donc W(Zn)= (nV(T))= ;
Les variables X1 et X2 étant normales dans les populations P1 et P2 et
V(Wn)=V(Yn- )=V(Yn) de variances inconnues supposées égales (n1 = 12 < 30 et n2 = 16 <
30) ce test est basé sur la loi de Student :
𝑦 𝑔 (𝑦)𝑑𝑦 = 0

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 331


La stat de test de Student Ts = qui suit une loi de Student On conserve H0 (on rejette Ha) au seuil 5 % sinon ; c’est-à-dire tobs
RC 5% .
𝑇𝑛1+𝑛2–2 = T26 sous H0. Décision
La région de rejet du test bilatéral de (H0) au risque α = 5 % : RC 5% La valeur observée tobs = – 12.8 (ou – 13.3) appartient à la région de
= ] – ∞ ; – t 0.025 [  ] t0.975 ; + ∞ [ = ] – ∞ ; – 2.056 [ ∪ ] + 2.056 ; + rejet de H0 : on rejette donc H0 en faveur de Ha au risque α = 5 %.
∞ [. Or t 0.975 = 2.056 est le quantile d’ordre 1 – α = 0.95 de la loi T26 Ces 2 moyennes sont significativement différentes.
(26 ddl ; P = 0.05).
L’écart type observé biaisé de la v.a. X1 dans P1 est s1 = 5.8 mg/l et
m1 = 100 mg/g ; n1 = 12. Problème 8

L’écart type observé biaisé de la v.a. X2 dans P2 est s2 = 6 mg/l et m2 1. Estimation de E(X),V(X) puis estimation de E(X) par un
= 130 mg/g ; n2 = 16. intervalle de confiance 95%

La variance commune σ² des variables aléatoires X1 dans P1 et de X2 En effet, l’effectif de l’échantillon est n= 200 .On détermine
dans P2 est estimée par la variance observée sans biais : l’estimation ponctuelle de la moyenne
𝟔𝟎𝟎
𝒙= =3 et l’estimation ponctuelle de la variance 𝑠 = =2,995
𝟐𝟎𝟎
soit s=1.73.

L’effectif est suffisant pour assimiler la loi de √𝑛 à une loi


normale centrée réduite : l’intervalle de confiance 95% pour la
moyenne est donc :[ 𝑥̅ - 1.96 , 𝑥̅ + 1.96 ], soit [2.76, 3.24].
√ √
On sait que l’intervalle de confiance pour la variance est :[ s2 ;
Règle de décision s2 ] avec 𝑐 et 𝑐 lus sur la table de la loi de χ2 à 199 degrés de liberté
.En pratique on utilise la table de la loi du χ2 à 200 degrés de liberté
On rejette H0 en faveur de Ha au risque α = 5% si la valeur calculée
de T: tobs ⋲ RC 5% = et on lit dans les colonnes 0.025=0.05/2 et 0.975= 1-0.05/2 :
𝑐 =241.1 et 𝑐 =162.7.Ainsi l’intervalle de confiance est [0.825
] – ∞ ; – 2.056 [ ou ] + 2.056 ; + ∞ [ régions de rejet du test bilatéral
s2 ;1.223 s2]=[2.47 ;3.66].
de (H0) ; et

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 332


L’espérance et la variance ont quasiment la même estimation Et on déduit la valeur de χ0 2 =
( . )
+
.
ponctuelle égale à 3 :les résultats sont compatibles avec le fait que
( . ) ( . )
X suive un loi de Poisson de paramètre 3. +……+ =5.56
. .
2. Test de la validité du modèle Le critère de décision pour accepter H0 sera χ02<c2, avec c2 lu dans la
On définit l’hypothèse H0 : « X suit une loi de Poisson de paramètre table de χ2 à 6 degrés de libertés
3 ». Pour utiliser un test du 𝜒 pour accepter ou refuser H0, on doit On lit dans la table dans la colonne α=0.05 et la ligne 5 c2=12.59
avoir des valeurs (ou classes) d’effectif "théorique" au moins égal à 5.
Ainsi on accepte l’hypothèse H0
Or ici ce n’est pas le cas : les valeurs 7, 8, 9, 10 ont des effectifs np(X
= 7),
np(X = 8), np(X = 9), np(X = 10) inférieurs : on doit regrouper en 3. Calcul de probabilité
une seule classe les valeurs 7, 8, 9, 10. Les probabilités des Si on admet suite au test du χ2 que X suit une loi de Poisson de
évènements X = 0, X = 1, ..., X = 6, X ∈ [7, 10] sont déterminées par paramètre 3, on lit directement dans la table les valeurs P(X=0)=
lecture de la table de la loi de Poisson : p(X = 0) = 0.0498, p(X = 1) = 4.98% ; P(1≤ 𝑋 ≤ 2)=P(X=1)+P(X=2)=37.34%.
0.1494, p(X = 2) = 0.224, p(X = 3) = 0.224, p(X = 4) = 0.168, p(X =
5) = 0.1008, p(X = 6) = 0.0504, Si on s’intéresse au nombre d’atterrissages entre 14h et 15h sur trois
jours distincts, si on note X1,X2,X3 les variables donnant le nombre
p(X≥ 7) = 1 − p(X ≤ 6) = 1 − 0.9665 = 0.0335. On obtient en d’atterrissages chacun des trois jours, on sait que X1,X2,X3 étant
multipliant ces valeurs par l’effectif total 200 les effectifs « théoriques indépendantes X1+ X2+ X3 suit une loi de Poisson de paramètre 9.Par
» de chaque classe : conséquent,
Nb 0 1 2 3 4 5 6 7+ P(X1+ X2+ X3=2)=0.5%
atterrissage
s
Effectif 11 28 43 47 32 28 7 4 Problème 9
mesuré 1. Estimation non biaisée de l’espérance et la variance du
Effectif 9.9 29.8 44. 44. 33. 20.1 10.0 6. nombre de défauts X.
théorique 6 8 8 8 6 6 8 7 Nous pouvons constater que l’effectif de l’échantillon est n=200.Par
ailleurs, La moyenne d’échantillon est l’estimation ponctuelle de
l’espérance (synonyme de « estimation non biaisée ») est tel que :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 333


𝐱 = 540/200=2.7 Le χ2 observé est χ02 =4.81 alors que sur la table du χ2 à 7-2=5 degrés
de liberté on lit c2=11.07 .
De même l’estimation non biaisée de la variance est s2=2.271 et
s=1.507 On accepte donc l’hypothèse H0
2. Estimation de l’espérance X par un intervalle de confiance
Si l’on suppose que σ2=2.7 on obtient ainsi comme intervalle de Problème 10
confiance 1. Vérifions que cet échantillon est représentatif au risque
[𝐱 – 1.96× 𝟐. 𝟕/𝟐𝟎𝟎 , 𝐱 +1.96× 𝟐. 𝟕/𝟐𝟎𝟎]=[2.47 ;2.93] 5%.
Soit X1 la variable aléatoire qui mesure le taux de cholestérol d’un
individu ; E(X1) = μ1 = 2.
3. Choix d’une loi discrète pour représenter la variable X et
faire un test du χ2 à 𝑋 est le taux moyen mesuré sur un échantillon de taille n1 = 100.

95% de confiance. Alors n1 étant plus grand que 30, on peut considérer que √𝑛

La moyenne et de la variance estimées sont proches, et vue la nature suit une loi normale, avec s1 = 0.2 estimation ponctuelle de l’écart-
du problème (évènements rares) on teste l’hypothèse que X suit une type de X1. Ainsi, dans 95% des cas le taux moyen observé sur un
loi de Poisson : H0 : « X suit une loi de Poisson de paramètre 2.7 ». échantillon sera compris dans [2 − 1.96 × 0.2/10, 2 + 1.96 × 0.2/10] =
La table ne donnant pas les valeurs d’une loi de Poisson de [1.961, 2.039].
paramètre 2.7 on calcule directement les effectifs théoriques 200 × Le taux de cholestérol moyen des volontaires étant bien dans cet
p(X = k) = 200 × e−2.7 2.7k /k! : intervalle, on peut considérer que cet échantillon est représentatif.
Nombre 0 1 2 3 4 5 6 2. Significativité des analyses
de Soit X2 la variable aléatoire mesurant le taux de cholestérol d’un
défauts individu après un mois
Effectif 15 30 48 46 34 22 5
de traitement ; son espérance μ2 est inconnue. X2 est le taux moyen
mesuré
d’un échantillon de
Effectif 13.4 36.3 49 44.1 29.8 16.1 7.2
théorique

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 334


taille n2 = 97. On fait l’hypothèse H0 : « les taux de cholestérol
moyens sont les mêmes avant et après traitement ». Alors μ1 = μ2,
et on peut considérer que ~ N(0,1)

(avec s1 = 0.2, s2 = 0.25) et par conséquent on détermine l’intervalle


de confiance au risque 5% de

𝑋 − 𝑋 : [-1.96 + ; 1.96 + ]= [-0.063 ;0.063]

Comme la différence entre les taux moyens mesurés 2.02 − 2.09 = -


0.07 n’est pas dans cet intervalle, elle est significative, et on rejette H0
donc on considère, au risque 5% de se tromper, que le médicament a
un effet.
En revanche, l’intervalle de confiance au risque 1% est [- TECHNOLOGIE DU
2.57 + ; 2.57 + ]=
BATIMENT
[-0.083 ;0.083] intervalle qui contient la valeur 2.02 − 2.09 = -0.07
Donc la différence n’est pas significative au risque 1%.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 335


Contrôle continu 2018-2019 Déblai : ensemble de terre retirer dans le sol lors des différents
travaux de terrassement ses terres sont réutilisées sur le terrain sous
forme de remblais ou tout simplement déplacer du chantier Les
Technologie du bâtiment : ensemble des procédés, des méthodes
utilisées pour la création des espaces de vie que sont les bâtiments Remblais : ensemble de terres rapportes sur un terrain pour créer une
destinés à abri des Hommes et de leurs biens. plateforme ou combler une cavité

Terrassement : désigne l’ensemble des opérations de mise en forme Talus : inclinaison donnée à la paroi d’une fouille ou à des terres en
Dun terrain lie à l’édification d’une construction (nivellement du sol, remblai
fouille pour l’exécution des fondations, tranchée pour la mise en place
de la canalisation) Contrôle continu 2016-2017
Fondation : partie inferieure d’une structure qui intercepte le poids
total de la de la structure ajoute à son poids propre et assure la I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
distribution uniforme dans le milieu d’ancrage pour garantir
d’ancrage des charges pour garantir la stabilité statique et dynamique
de la dite structure
Définition
Excavation : cavité plus ou moins profonde réalisé dans le sol lors
des travaux de terrassement Technologie du bâtiment : ensemble des procédés, des
méthodes utilisées pour la création des espaces de vie que sont les
Longrine : poutre préfabriquée en béton armée ou en béton bâtiments destinés à l’abri des Hommes et de leurs biens.
précontraint placée sous un mur porteur et prenant appui sur les plots
(amorce de la semelle)
Différence entre permis de construire et permis
Fouille : excavation réalisée dans le sol et destinée à être remplir par
le béton de la semelle de la fondation
d’implanter
Foisonnement : augmentation du volume des terres provoquée par
leur déplacement lors des travaux de terrassement. La terre extraite de Un permis d’implanter est une autorisation provisoire
la fouille perd sa cohésion initiale et ce fragmente en petit morceaux d’occupation d’un lieu publique que l’on donne sous réserve d’un titre
indépendant qui occupe un volume apparent supérieur au volume de foncier à un demandeur. Dès lors que ce dernier obtient un titre foncier
terre en place. il peut désormais demander un permis de construire après avoir obtenu
les certificats de propriété, d’urbanisme et d’accessibilité. Cette

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 336


demande est faite à la mairie et le permis de construire est une Fondation : partie inférieure d’une structure qui intercepte le poids
autorisation définitive qui lui permet d’implanter une construction sur total de la structure ajouté à son poids propre et assure la distribution
la zone désirée. uniforme dans le milieu d’ancrage des charges pour garantir la
stabilité statique et dynamique de ladite structure.
Différence entre maîtrise d’ouvrage et maîtrise Excavation : cavité plus ou moins profonde réalisée dans le sol lors
d’œuvre dans un projet de bâtiment des travaux de terrassement.

II. TRAVAUX PREPARATOIRES


La maîtrise d’ouvrage est une personne physique ou morale,
une entreprise ou un groupement qui initie un projet et émet ses Plan d’installation : plan décrivant tous les aménagements
besoins (terrain, type d’ouvrage, capacité financière, délai provisoires du chantier nécessaires au bon déroulement du projet de
d’exécution du projet, etc.). Alors que la maîtrise d’œuvre peut être construction sur ce chantier.
soit un particulier, un groupement, un partenariat, un architecte, un Procéder à une installation de chantier revient à procéder comme suit :
ingénieur, un cabinet, un bureau d’études, un bureau d’études
- Déviation de la route si nécessaire ;
techniques.
- Aménagement des voies de circulation ;
- Clôturation du terrain :
Définition des termes  On peut seulement faire une clôture provisoire ;
 Ou une clôture définitive mais avant cela on fera une clôture
provisoire tout autour ;
Terrassement : ensemble des opérations de mise en forme d’un
- Aménagement des voies d’accès ;
terrain liées à l’édification d’une construction à travers le nivellement,
- Aménagement des différents bureaux qu’on retrouvera sur le
le décapage, la création des tranchées, des fouilles, etc.
chantier ;
Talus : inclinaison forcée ou naturelle donnée aux parois d’une - Aménagement des zones de stockage :
fouille ou à des terres en remblai.  Sable
Soubassement : Portion de mur bâtie sur des semelles de fondation  Gravier
et réalisée en béton banché ou en bloc de béton de gravillon et pouvant  Eau
être totalement ou partiellement enfouie.  Essence (pour les différents équipements présents sur le chantier
tels que la bétonnière)

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 337


 Ciment
- Aménagement des postes de fabrication
 Bétonnage
 Fabrication des briques
 Menuiserie
 Ferraillage
- Aménagement de la zone de stockage des fers (les fers peuvent
être stockés sur place mais dans ce cas cela doit se faire loin de
l’humidité et en hauteur ou alors commandés au besoin.)
- Aménagement des vestiaires ;
- Aménagement des toilettes ;
- Aménagement des dortoirs si nécessaire ;
- Aménagement de deux guérites à l’entrée et à la sortie des
véhicules ; 1 : Guerrite de station de contrôle de sécurité
- Aménagement d’une infirmerie.
2 : Stockage sable fin
EBAUCHE DE PLAN D’INSTALLATION
3 : Stockage sable grossier

4 : Stockage gravier

5 : Infirmerie

6 : Vestiaires

7 : Toilettes

8 : Dortoirs

9 : bureaux

10 : barraques

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 338


11 : Stockage essence I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
Voir I et II de l’examen 2015-2016
12 : Salle d’eau

13 : Poste de menuiserie II. IMPLANTATIONS


14 : Poste de ferraillage Mise en œuvre : Voir Examen 2015-2016
EBAUCHE DE PLAN D’IMPLANTATION
15 : Salle d’eau

16 : Poste de maconnerie

17 : Stockage des briques

18 : Silos

19 : Reserve d’eau

Bétonnière

Grue

Plaque

Examen 2016-2017

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 339


Contrôle continu 2015-2016 La fondation d’un édifice partie inférieure d’une structure qui
intercepte le poids total de la structure ajouté à son poids propre et
assure la distribution uniforme dans le milieu d’ancrage des charges
I. TRAVAUX PRELIMINAIRES pour garantir la stabilité statique et dynamique de ladite structure.
Voir CC 2016-2017
Fondations sur puits
Définition des termes
Les fondations sur puit consistent à remplir de béton la fouille
Terrassement : ensemble des opérations de mise en forme d’un appelée puit. Les puits sont creusés manuellement et ne peuvent être
terrain liées à l’édification d’une construction à travers le nivellement, réalisés que dans les terrains sans nappe phréatique.
le décapage, la création des tranchées, des fouilles, etc.
Les puits sont avantageux pour des profondeurs de 6 à 8m par
Talus : inclinaison forcée ou naturelle donnée aux parois d’une rapport au fond de fouille du terrassement en pleine masse ou par
fouille ou à des terres en remblai. rapport au terrain de masse ou par rapport au terrain naturel. Le report
Soubassement : Portion de mur bâtie sur des semelles de fondation des charges sur les puits se fait par l’intermédiaire des longrines.
et réalisée en béton banché ou en bloc de béton de gravillon et pouvant  Le terrassement est exécuté à la main
être totalement ou partiellement enfouie.
Béton maigre : béton qui possède une faible teneur en ciment ;
généralement 150kg par m3

II. TRAVAUX PREPARATOIRES


Voir CC 2016-2017

III. FONDATIONS

Définition de « fondation d’un édifice »

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 340


 Le blindage est presque toujours nécessaire pour des puits
circulaires

Examen 2015-2016

I. TRAVAUX PRELIMINAIRE

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 341


Phase de conception

Chef de mission des études


 Environnement
Etudes  Topographie Faisabilité
préalables  Géotechnique

Architecture/urbanisme
 Architecte
Etudes Programme
 Urbaniste
préliminaires architectural/urbaniste
 Chef de mission

Etudes techniques
 Bureau d’étude
technique
Avant-projet  Ingénieur GC, GM, Esquisse
sommaire (APS) GElec…
 Expert (HSQE, TI, etc)
 Dessinateur/projecteur
 Assistance de direction Evaluation du
projet/devis sommaire
(surfacique)
Architecture/urbanisme
Chef de mission
 Architecte  Plans
 Urbaniste  Devis quantitatif
et estimatif
 Dessinateur (détaillé)
Avant-projet détaillé
(APD)  Devis descriptif
ET+SE
CM BET+ Ingénieur
 Ingénieur (GC, GM, Evaluation finale
GInd, GEle, etc.)
 Experts (TI, HSQE, TI,
etc)
 Dessinateur/projecteur
 Assistance de direction

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 342


Architecture/urbanisme
Dossier d’appel Chef de mission
 Plans
d’offre  Architecte  Devis
 Urbaniste quantitatif et
estimatif
 Dessinateur (détaillé)
 Devis descriptif
ET+SE
CM BET+ Ingénieur
 Ingénieur (GC, GM, Cahier de clauses
GInd, GEle, etc.) techniques
 Experts (TI, HSQE, TI, particulières
etc) (CCTP)
 Dessinateur/projecteur
 Assistance de direction

Analyse des offres

Contrat

Phase de réalisation

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 343


CPE
Révision du Contre-expertise
DAO Rapport de
-GC, GElec, GM
lancement
-Devis Q+E
-Plannings

Travaux archi/urbanistes
Lancement du
Rapport de
chantier Chef mission de suivi
démarrage
Contrôles (archi et urbanistes)

Mission de contrôle
Chef de mission BET et
Aménagement ingénieur Rapport
du site et
-Ing GC, GE, GM, etc mensuel et
implantation du
décompte
projet -Experts (HSQE, ???
-Assistante de direction
-Secrétaire bureautique

Mission de contrôle
Chef de mission BET et
ingénieur Rapport
Travaux
-Ing GC, GE, GM, etc mensuel et
(Gros œuvre) décompte
-Experts (HSQE, TI, etc)
-Assistante de direction
-Secrétaire bureautique

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 344


Mission de contrôle
Chef de mission BET et
ingénieur
Travaux Rapport mensuel
d’installation -Ing GC, GE, GM, etc
+
technique -Experts
Décompte
-Techniciens spécialisés
-Assistante de direction
-Secrétaire bureautique

Mission de contrôle
Chef de mission suivi /
contrôle Rapport mensuel
Travaux de
finitions et -Architectes +
appareillages -Ingénieurs Décompte
-Techniciens spécialisés
-Assistante de direction

Mission de contrôle
Chef de mission suivi /
contrôle
Réception
-Architectes Plan de
technique
recollement
-Ingénieurs
-Techniciens spécialisés
-Assistante de direction

Mission de contrôle
Chef de mission suivi /
Réception contrôle Rapport final
provisoire -Architectes Décompte final
-Ingénieurs
-Techniciens spécialisés
-Assistante de direction

Réception
définitive LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 345
 Clous ou pointes
II. TRAVAUX PREPARATOIRES  Sable
Voir CC 2015-2016  Bois
 Marqueur permanent
III. IMPLANTATIONS  Ficelles ou cordes
L’implantation de chantier c’est le traçage du projet sur le terrain On a besoin à cette étape d’un ingénieur de travaux assisté par
à l’endroit exact dessiné par le concepteur du projet. un technicien de bâtiment, un technicien supérieur expérimenté, un
Il s’agit de positionner les point A1, A2, A3 et A4 représentant les topographe spécialisé et on procède comme suit :
sommets du projet s’il est rectangulaire ou du rectangle équivalent y  Vérification des données par un géomètre topographe
correspondant. Mais avant cela, il y a une préparation : par un procédé de chainage
 Vérification des côtes sur le plan  Recherche du point A1 positionné par la référence
 Vérification de la conformité du terrain par rapport au plan choisie (la route en occurrence) tel qu’indiqué sur le
 Vérification de la disponibilité des équipes plan de masse. Puis, on positionne la base A1A4.
 Vérification de la disponibilité et de la qualité des matériaux  On positionne la base de l’équerre sur la base A1A4 et
adéquats à utiliser on repère la droite A1A2 grâce à une ficelle. A l’aide du
plan de masse, on trouve la distance A1A2 et on marque
Puis, on réunit : le point A2 au marqueur permanant sur la ficelle. A
 Les matériels l’endroit marqué, on jette verticalement un plomb
 Piquets d’axe puis à cet endroit on implante un piquet et on y
 Barramines accroche la ficelle
 Marteaux  On répète le même procédé pour déterminer les
 Plomb d’axe ou fil à plomb positions des points A3 et A4.
 Equerre de maçon  On vérifie la conformité des mesures des diagonales
A4A2 et A1A3 du terrain avec celles des plans en
 Equerre de menuisier
s’accordant une marge d’erreur de 2cm ; au-delà de
 Lacets
cette erreur, on recommence le procédé.
 Scies
 Une fois le positionnement des points terminé, on
 Pioches
procède au positionnement des chaises de chantier. Les
 Les matériaux

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 346


chaises sont positionnées avec un recul de 1m à IV. FONDATIONS
l’extérieur de l’encombrement de l’emprise du projet.
C’est sur la chaise qu’on recherche les axes des murs
et des poteaux. Rappels :
 L’implantation est réceptionnée par le maître d’œuvre. S : surface de l’emprise de semelle
EBAUCHE DE PLAN D’IMPLANTATION P : poids propre
La contrainte admissible du sol (𝜎) doit être supérieure au rapport
𝑃 .
𝑆

𝑃 = 1800(𝑡𝑜𝑛𝑛𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒) × 1000 = 1800000𝑁


𝑃 1800000 𝑁
= = 0.008 = 0.08 𝑏𝑎𝑟
𝑆 225.75 × 10 𝑚𝑚
Zone A : ici le sol est bon car la contrainte admissible du sol est
supérieure au rapport 𝑃 𝑆. De plus la profondeur du bon sol est faible

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 347


donc on aura ici une fondation superficielle à l’instar d’une semelle
filante.

Zone B : la contrainte admissible du sol est supérieure au rapport


𝑃 .à la profondeur de 2.5m On peut adopter des semelles mixtes car
𝑆
on a le bon sol à une profondeur de 2.5m.

Zone C : on adopte une fondation sur puit car le bon sol se trouve à
une très grande profondeur.

Contrôle continu 2014-2015

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 348


I. TRAVAUX PRELIMINAIRES Il faut premièrement déposer une demande de certificat
d’urbanisme à la mairie de la commune où se situe le terrain. Ainsi il
faudra joindre le plan de situation à cette demande et deux autres
Définition
demandes à la direction départementale de l’équipement (cadastre).
Une fois obtenue, joindre à la demande de permis de construire
Technologie du bâtiment : ensemble des procédés, des méthodes fournie par la mairie aux différents plans, coupes et façades ainsi que
utilisées pour la création des espaces de vie que sont les bâtiments les différents devis effectués en 03 exemplaires ; un dossier est envoyé
destinés à l’abri des Hommes et de leurs biens. à la mairie et les deux autres à la direction départementale de
l’équipement.
Obtention du permis de construire
Différence entre Maître d’Ouvrage et Maître
Documents d’œuvre
i. Une fiche de demande à remplir par le demandeur
ii. Dossiers administratifs Voir CC 2016-2017
 Certificat de propriété
 Certificat d’urbanisme II. TRAVAUX PREPARATOIRES
 Certificat d’accessibilité 1. Voir CC 2016/2017
 05 plans de masse légalisés 2. Voir EXAMEN 2015/2016
iii. Dossiers techniques
 Documents graphiques III. FONDATIONS
 Plans de distribution (fondation, sous-sol, RDC, étage,
toiture)
 Coupes et façades
Définition de « fondation d’un édifice »
 Documents écrits
 Devis descriptif La fondation d’un édifice partie inférieure d’une structure qui
 Devis estimatif intercepte le poids total de la structure ajouté à son poids propre et
assure la distribution uniforme dans le milieu d’ancrage des charges
Procédure
pour garantir la stabilité statique et dynamique de ladite structure.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 349


Fondations sur radiers Examen 2014-2015

On utilise les radiers lorsque la contrainte admissible du sol est I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
faible et que les charges de l’ouvrage sont importantes.
Phases d’un projet de construction

On distingue :
 La phase de conception
 La phase de réalisation
Voir examen 2015/2016

Plan d’installation

Voir CC 2016/2017

II. IMPLANTATIONS
Proposition et schéma :
Voir examen 2016/2017

III. FONDATIONS
Zone A : semelle filante
Zone B : semelle mixte
Zone C : fondation sur pieux

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 350


Examen 2012-2013
Examen 2013-2014
I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
I. TRAVAUX PRELIMINAIRES Examen 2014/2015
Examen 2014/2015
II. IMPLANTATIONS
II. IMPLANTATIONS Examen 2014/2015
Examen 2014/2015
III. FONDATIONS
III. FONDATIONS Zone A : semelle filante
𝑃 = 1690.5 × 1000 = 1690500𝑁
Zone B : semelle mixte à 2.5m de profondeur
𝑃 1690500 𝑁
= = 0.007 = 0.07 𝑏𝑎𝑟 Zone C : fondation sur pieux à 5m de profondeur
𝑆 240 × 10 𝑚𝑚
Zone A : ici le sol est bon car la contrainte admissible du sol est
IV. ELEVATION
supérieure au rapport 𝑃 𝑆. De plus la profondeur du bon sol est faible
donc on aura ici une fondation superficielle à l’instar d’une semelle
filante.
EXAMEN 2011-2012
Zone B : la contrainte admissible du sol est inférieure au rapport 𝑃 𝑆
On peut adopter des semelles mixtes car on a le bon sol à une
profondeur de 2.5m. Examen 2012/2013

Zone C : on adopte une fondation sur puit car le bon sol se trouve à
une très grande profondeur. Examen 2010-2011

I. TRAVAUX PRELIMINAIRES
1 ; 2 et 4 voir épreuves précédentes

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 351


Différence entre installation et implantation dans Fondation sur radier :
un chantier. On utilise les radiers lorsque la contrainte admissible du sol est
faible et que les charges de l’ouvrage sont importantes.

L’implantation de chantier c’est le traçage du projet sur le terrain Fondation sur semelles mixtes :
à l’endroit exact dessiné par le concepteur du projet. Il s’agit de Elles sont utilisées parfois pour des raisons d’économie,
positionner les point A1, A2, A3 et A4 représentant les sommets du conservent une arase fixe pour les semelles en béton légèrement armé
projet s’il est rectangulaire ou du rectangle équivalent y et rattrapent le bon sol par du béton maigre d’épaisseur suffisante.
correspondant. Mais avant cela, il y a une préparation :
L’installation de chantier est un procédé qui consiste à installer sur
le chantier tous les aménagements provisoires nécessaires au bon
déroulement du projet de construction sur ce chantier.

II. FONDATIONS

Définition de « fondation d’un édifice »

La fondation d’un édifice partie inférieure d’une structure qui


intercepte le poids total de la structure ajouté à son poids propre et
assure la distribution uniforme dans le milieu d’ancrage des charges
pour garantir la stabilité statique et dynamique de ladite structure.

Fondation sur radier et fondation sur semelles


mixtes
Fondation sur pieux et fondation sur puit

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 352


Fondation sur pieux : La fermeture présente une résistance mécanique suffisante pour
remplir, à un degré plus ou moins élevé, une ou plusieurs des fonctions
On enfonce les pieux ou on les confectionne dans un terrain de
qu’il est devenu nécessaire ou souhaitable d’assurer du fait d’avoir
faible capacité portante.
créé une baie dans une paroi extérieure.
On recourt généralement à des pieux dont la mission est de transmettre
les charges à un sol de capacité portante acceptable ou de composer le
mauvais terrain en réalisant un massif sol-pieux moins déformable
que le sol naturel. On distingue : les pieux métalliques, en bois, en
béton, forés, battus, etc.

Fondation sur puits :


Les fondations sur puit consistent à remplir de béton la fouille
appelée puit. Les puits sont creusés manuellement et ne peuvent être
réalisés que dans les terrains sans nappe phréatique.
Les puits sont avantageux pour des profondeurs de 6 à 8m par
rapport au fond de fouille du terrassement en pleine masse ou par
rapport au terrain de masse ou par rapport au terrain naturel. Le report
des charges sur les puits se fait par l’intermédiaire des longrines.
 Le terrassement est exécuté à la main
 Le blindage est presque toujours nécessaire pour des puits
circulaires

III. ELEVATIONS
Selon René Vittone dans son livre intitulé Bâtir : manuel de la
construction, la fermeture est un ouvrage d’équipement de baie
extérieure installé seul ou devant un ouvrage d’éclairement fixe ou
mobile, constitué d’un tablier mobile ou exceptionnellement fixe.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 353


Contrôle Continu 2018-2019

Questions 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5


Réponses PC = 19,5 hC=264 TD = -23 x = hL = 174
bars kJ/kg °C 0.4 kJ/kg

Questions 1.6 1.7 1.8 1.9


hV = 396 ΔS = 0.88
THERMIQUE ET Réponses
kJ/kg
L = 222 kJ/kg
kJ/kg.K
TA’ = -20 °C

THERMODYNAMIQUE Questions 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14

ACOUSTIQUE Réponses
hA’ = 398 Q0=134
S=
1796,9
TB = 90
hB =
455,5
kJ/kg kJ/kg °C
J/kg.K kJ/kg

Questio 2 3 4 5
1.15 1.16
ns
Réponse Wext = 57,5 e= Transformati CP infin Zone
s kJ/kg 2,33 on isochore ie mixte

Preuve :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 354


1.
1.1. Cf. diagramme
1.2. Cf. diagramme
1.3. Cf. diagramme
1.4. Cf. diagramme
1.5. Cf. diagramme
1.6. Cf. diagramme
1.7. 𝐿 = ℎ − ℎ AN: L = 396-174 = 222 kJ/kg
1.8. 𝑑𝑆 = ⇨ 𝛥𝑆 = = AN : ΔS = = 0.89
( )
kJ/kg.K
1.9. TA’ = -23+3 = -20 °C
1.10. Cf. diagramme
1.11. ℎ = 𝑈 + 𝑃𝑉 ⇨ 𝑑ℎ = 𝑑𝑈 + 𝑑(𝑃𝑉) = 𝛿𝑄 − 𝑃𝑑𝑉 +
𝑃𝑑𝑉 + 𝑉𝑑𝑃 = 𝛿𝑄 + 𝑉𝑑𝑃 = 𝛿𝑄
⇨ 𝑄 = 𝛥ℎ = ℎ − ℎ AN: Q = 398 –
264 = 134 kJ/kg
1.12. Cf. diagramme
1.13. Cf. diagramme
1.14. Cf. diagramme
1.15. 𝑊 = ℎ −ℎ AN: Wext = 455,5 – 398 = 57,5
kJ/kg
1.16. 𝑒= AN: e = = 2,33
.
2. U = Q ⇒ W = 0 ⇒ -Pdv = 0 ⇒ dv=0 (Transformation
isochore)
3. Cf. cours
4. Cf. cours
5. Cf. cours

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 355


Exam 2018-2019

Questions de cours
1. Particularité de la thermodynamique par rapport aux
transferts thermiques : La thermodynamique ne s’intéresse
qu’aux bilans thermiques tandis que les transferts thermiques
s’intéressent aux mécaniques d’échanges thermiques.
2. Les trois formes de transfert thermique interviennent à savoir
la convection, la conduction et le rayonnement.
3. La loi de la conduction correspond à un processus de
diffusion de la chaleur dans un milieu.
4. Non pour certains milieux non homogènes et isotropes, la
conductivité thermique varie avec la température.
5. Non, la loi de Fourier exprime une relation linéaire entre la
densité de flux thermique et le gradient de température.
[ ]
6. Dimension de λ: 𝑄 = 𝛥𝑇 ∗ 𝐴 ∗ 𝑡 ⇒ [Q] = [𝛥𝑇] ∗ [𝐴] ∗ 2)
[ ]
[𝑡] Point T [°C] P[bar] V[m3/kg] h[kJ/kg] S[kJ/(kg
[ ] 2 -2
⇒ [λ] = [ ]∗[ ]∗[ ]
[Q] = [E] = ML T K)]

⇒ [λ] = = 𝑀𝐿𝜃 𝑇 1 -15,0 2,5 0,1 401 1,8


2 76 15,5 448
Problème 3 35 243
1) Cycle de fonctionnement : 4 243

Exercices Réponses Barème

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 356


3 q0m = 157 kJ/kg 1 pt P = avec Pth = qm x ΔHcp où ΔHcp représente la variation

qcm = 205 kJ/kg 1 pt d’enthalpie entre la sortie et l’entrée au compresseur.
4 W = 47 kJ/kg 1,5 pts
P= ∗ 𝛥𝐻 avec 𝜂 = 1 − 0.05 avec Pc la pression de
5 1,5 pts ∗ ∗
condensation et P0 la pression d’évaporation.
6 1 pt
7 1 pt AN : P = . ∗ (448 − 401) = 48,207 kW
∗ . ∗ ∗ .
.

3) Production frigorifique spécifique de l'évaporateur 7) Efficacité frigorifique de la machine :

q0m = h1 - h4 AN : q0m = 401 - 243 = 157 kJ/kg


ef = = = 3,34
Production calorifique spécifique qcm du condenseur
qcm = h2 - h3 AN : qcm = 448 - 243 = 205 kJ/kg
Contrôle Continu 2017-2018
4) Travail de compression
W = h2 - h1 AN : W = 448 - 401 = 47 kJ/kg Cf 2016-2017

5) Débit volume balayé :


Examen 2017-2018
qvb = qm x V1 avec qm le débit masse et qm= D’où qvb = ∗𝑉
avec Q0 la puissance frigorifique et 𝛥𝐻 la variation d’enthalpie entre Cf 2016-2017
l’entrée et la sortie de l’évaporateur.
Contrôle Continu 2016-2017
3
AN : qvb = ∗ 0.1 = 0.064 m /h
Exercice 1 QCM
6) Puissance mécanique réelle P du compresseur :
Questions 1 2 3 4 5 6

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 357


Réponses a b b a b c Nous remarquons que nous avons un thermostat qui constitue une source de
chaleur de température

7. Masse et température de l’eau à l’équilibre. θ = 373K et n contact avec d l’eau de température θe=273 K. Nous savons
que pour une évolution infinitésimale, elle fournit une quantité de chaleur.
En effet à l’équilibre on a : Par ailleurs le thermostat reçoit du système la quantité de chaleur 𝜕Qthermostat
= - 𝜕Qsysteme. Par conséquent nous avons :
∆H=0↔Me Ce(θf –θeau)+MgLf=0
dSthermostat =
↔ θf –θeau =

= -
↔ θf = θeau -
𝑴𝒆 𝑪𝒆 (𝜽𝒕𝒉𝒆𝒓𝒎𝒐𝒔𝒕𝒂𝒕 𝜽𝒆𝒂𝒖 )
Donc ∆Sthermostat = -
AN 𝜽𝒕𝒉𝒆𝒓𝒎𝒐𝒔𝒕𝒂𝒕

, ×
θf = 20 - = -20°C
× ,
AN
Donc à l’équilibre le corps est à l’état de glace d’où θf = 0°C
∆Sthermostat = -1120,64 J.K-1
Par ailleurs si on appelle x la masse de glace à l’équilibre on a donc la
relation ci-dessous : 9. Travail WP fourni au gaz par le piston.

x Lf = Me Ce(θeau - θf) et par suite on a : x= Supposons que le cylindre ait une hauteur H et que la hauteur du piston soit
h0. Si on néglige la pression atmosphérique alors l’expression du travail
AN élémentaire est donnée par :

x= 0.25 kg 𝜕𝑊= -𝑃 dV

Finalement la masse totale du mélange est M=1.25 kg =-𝑃 S dz

8. Calcul de la variation d’entropie du thermostat. =-𝐹 dz

= -mgdz

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 358


Finalement on obtient WP= -mg(H-h0)

2. Schéma de l’association des résistances.

Examen 2016-2017

Problème 1 QCM

Questions 1 2 3 4 5 6 7 8 9
3. Calcul des pertes de chaleur ϕ par m2 de surface du mur
Réponses b d c a a b a b Pas de
Par définition le flux de chaleur par unité de surface à travers le mur est
reponses
donné par :

Problème 2 ϕ = ℎ (𝜃 -𝜃 ) = = = ℎ (𝜃 −𝜃 )
𝜽 𝟏 𝜽 𝟐
1. Proposition de schéma ϕ = 𝟏 𝒆𝟏 𝒆𝟐 𝟏
𝒉𝟏 𝝀 𝟏 𝝀 𝟐 𝒉𝟐
Made with Auto CAD

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 359


ϕ= 1917,52 W/m2 a=
𝜽 𝜽𝒑𝟏
𝒆𝟏

4. Calcul de la température θp1 de la face intérieure du four. AN


On a : a= -2783,014 °C.m-1
ϕ = ℎ (𝜃 -𝜃 ) La pente de la droite(D2) est :

↔𝜃 - 𝜃 )= 𝜽𝒑𝟐 𝜽
b=
𝒆𝟐
↔ 𝜃 =𝜃 -
Finalement on a 𝜽𝒑𝟏=1622,61°C AN

5. Calcul de la température θp2 de la face extérieure du four. b= -5637,78 °C.m-1


On a :
ϕ = ℎ (𝜃 − 𝜃 )
Contrôle Continu 2015-2016
↔𝜃 −𝜃 =
𝝓
↔ 𝜽𝒑𝟐= +𝜽 𝟐 Partie A : QCM
𝒉𝟐
Finalement on a 𝜽𝒑𝟐 = 216,752 °C

6. Calcul de la température θ’ de l’interface des deux couches de Questions 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


briques.
On a : Réponses c b a b b a c b b a

ϕ=

↔𝜃 − 𝜃 = Partie B
𝝓 𝒆𝟏
↔ 𝜽 =𝜽𝒑𝟏 − cf examen 2016-2017.
𝝀𝟏
Finalement on a 𝜽 =1344,308 °C
Examen 2015-2016
7. Pentes des droites
La pente de la droite(D1) est :
Problème 1

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 360


1. Calcul du volume final V1. D’où Q= -303.542,57 J
D’après la loi des gaz parfaits on a :
P0V0= P1V1= nRT0. Par conséquent on obtient donc : 3. Volume V2 et température T2 du gaz après la détente.
𝐏𝟎 𝐕𝟎 On a : P2 𝑉 = P1 𝑉
V1=
𝐏𝟏 ↔ 𝑉 = 𝑉
AN
𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓×𝟏 ↔ V2 = V1
V1= = 0,05
𝟐𝟎×𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓
AN
𝟏
𝟐𝟎 𝟏,𝟒
V2 = × 0,05
𝟏
3
V1= 0,05 m
V2= 0,425 m3

De même nous avons 𝑇 𝑃 =𝑇 𝑃


2. Calcul du travail de compression et de la quantité de chaleur
cédée par le gaz au milieu extérieur. ↔𝑇 =𝑇
Par définition le travail est donné par la relation ci-dessous :
𝛿W = -PdV
= - nRT0 ↔𝑇 =𝑇

= -P0V0 AN
Donc W= - P0V0 ln 𝟏 𝟏,𝟒
𝟐𝟎 𝟏,𝟒
𝐓𝟐 = 273× = 116 K
𝟏
AN
𝟎,𝟎𝟓 𝐓𝟐 = 116 K
W= -101325× 1× 𝐥𝐧
𝟏
W= 303.542,57 J

4. Calcul du travail fourni au milieu extérieur et comparaison de


De la même façon on déduit que Q= P0V0 ln (grâce au premier principe
ce dernier avec le travail fourni pendant la compression
de la thermodynamique). isotherme.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 361


De ce fait si on considère que la surface S1 est petite devant la surface S2
Par définition nous avons : ₁
alors le rapport ≈0 et par conséquent l’expression du facteur de forme Ƒ12

𝛿W= -PdV
serait :
= - cte (car il s’agit d’une détente adiabatique)

W = − Ƒ12= ε1
qui est une relation indépendante de S2.
W = - [𝑃 𝑉 − 𝑃 𝑉 ]
3. Expression simplifiée de ϕ12 net
AN De par sa définition on a :
𝟏
W= - [𝟏 × 𝟎, 𝟒𝟐𝟓 − 𝟐𝟎 × 𝟎, 𝟎𝟓] × 𝟏𝟎𝟏𝟑𝟐𝟓 ϕ12 net=Ƒ12 S1 (M1°-M2°) (1.)
𝟏,𝟒 𝟏
Or en vertu de la question précédente via une hypothèse simplificatrice nous
W= 145.654,687 J
avons trouvé que
Interprétation graphique du résultat en utilisant le diagramme de
Ƒ12= ε1 en remplaçant dans la relation (1.) on a donc
Clapeyron.
ϕ12 net= σ ε1 S1 ( 𝑻𝟏 𝟒 − 𝑻𝟐 𝟒 )
Problème 2

1. Expression de l’émittance totale d’un rayonnement du corps 4. Calcul en KW de la valeur de ϕ12 net
noir à une température donnée. AN
Par définition l’émittance total d’un rayonnement du corps noir à une
ϕ12 net= 5,675.10-8×0,9×10(4534 – 3004)= 17.370,98
température T est donnée par l’expression ci-dessous :
M0T= σT4 ϕ12 net= 17,4 KW
-8 -2 -4
Avec σ= 5,675.10 W.m .K et T la température du corps.
5. En effet le facteur de forme Ƒ21 est donné par l’expression ci-
2. Montrons que le facteur de forme Ƒ12 peut s’écrire comme une
dessous :
relation indépendante de S2.
En effet de l’expression du facteur de forme nous avons : Ƒ21 =
Ƒ12= ₁ ₁
ɛ₁ ₂
Donc l’hypothèse simplificatrice ≈0 aurait entrainé le fait que Ƒ21 = 0.

Donc ici l’hypothèse simplificatrice aurait été ≈0 et donc on aurait


obtenue Ƒ21 = ε2.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 362


Corrigés des Exercices d’Approfondissement La puissance P c’est-à-dire le flux ϕ de 𝚥 ⃗ à travers une sphère
de rayon r vaut :
P= ∬ 𝚥 ⃗ (𝑟)𝑑𝑆⃗ = 𝑗 (r) 4𝜋 𝑟 = -K 4𝜋 𝑟
Problème 1 𝒂𝒃
P = K 4𝝅 (𝑻𝟏 - 𝑻𝟐 )
𝒃 𝒂
1. Equation aux dérivées partielles vérifiées par T au point M. c. Calcul de Rth et P.
Le problème est à symétrie sphérique. La température T n un point M ne
dépend que de la distance r au point M au centre O et du temps t : T=T(r,t).Ce La résistance thermique du corps étudié est donnée par :
vecteur densité de courants jth est radial et peut s’écrire :
𝚥 ⃗ = -K 𝑔𝑟𝑎𝑑 𝑇⃗ = - K 𝑒 ⃗ en désignant par 𝑒 ⃗ le vecteur radial. Nous Rth= =
allons maintenant effectuer un bilan thermique entre deux sphères de rayons
voisins r et r+dr : AN
4𝜋r2 jth(r,t) - 4𝜋(r+dr) 2 jth(r+dr,t)= ρc(4𝜋r2 dr)dT d’où
Rth= 200 K.W-1 ; P= 0,4 W.
𝜕 𝑟 𝑗(𝑟, 𝑡)
− 4𝜋 𝑑𝑟 𝑑𝑡 = 𝜌𝑐(4𝜋𝑟 𝑑𝑟)𝑑𝑇
𝜕𝑟
Et finalement en utilisant la loi de Fourier on obtient :
𝝏 𝝏𝑻 𝝏𝑻 Problème 2
-K 𝒓𝟐 = 𝝆𝒄𝒓𝟐
𝝏𝒓 𝝏𝒓 𝝏𝒓
1. Calcul de la résistance thermique Rth de la paroi vitrée.
En effet il est facile de voir qu’en régime permanent la température T(x)
2. a. Détermination de la température T(r) en tout point M du
matériau. dans la vitre s’écrit sous la forme : T(x) = (Te – Ti) +Ti

En régime permanent, est nul par conséquent 𝑟 = cte. En intégrant Par conséquent le flux thermique vaut ϕ1= -K S= (𝑇 − 𝑇 ) et donc

et tenant compte des conditions aux limites T(a)= T1 t T(b)= T2 nous Rth= =
déduisons la température en tout point M : AN
𝟏 𝒂𝒃 𝒃𝑻𝟐 𝒂𝑻𝟏 ϕ1= 8800W.m-2 et Rth= 2,5.10-3 W -1
.K.m2
T(r)= (𝑻𝟏 − 𝑻𝟐 ) + 𝝓𝟐
𝒓 𝒃 𝒂 𝒃 𝒂 2. a. Evaluer le flux thermique ϕ2 sortant de la pièce, puis
𝝓𝟏

b. Détermination de la puissance P transférée entre les deux sphères de En régime permanent le flux thermique ϕ2 se conserve à travers la paroi,
rayon a et b. sinon il y aurait accumulation d’énergie et la température varierait dans le
temps. En généralisant le résultat de la question 1. on obtient ainsi :

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 363


= + + = + + b. l’expression de Rth.
La résistance thermique due aux échanges superficiels est :
𝑻𝑺 𝑻𝒇 𝟏
Tout se passe comme si la paroi était constituée de trois résistances Rth= =
𝝓 𝒉𝑺
thermiques en série qui s’additionnent. On déduit donc que : 𝝓𝟐
𝑻𝒊 𝑻𝒆 𝝓𝟐 𝟏 c. Calculer .Conclusion
𝝓𝟏
ϕ2= 𝟏 et =
𝟐𝒆 𝒆 𝝓𝟏 𝟐
𝒆 𝑲 Ici la paroi est maintenant constituée :
𝑺 𝑲 𝑲 𝒆 𝑲
 de trois résistances en série pour la vitre simple :
𝝓𝟐 = + +
b. Calcul de , T1,T2 et représentation graphique des
𝝓𝟏
 de 7 résistances en série pour la double-vitre
variations en fonction de x de la température dans le double vitrage.
= + + + + + +
AN

En vertu de la question précédente on a :


𝝓𝟐 D’où =
= 0,02 , T1 = 291,6 K, T2= 270,4K
𝝓𝟏

Représentation graphique AN

𝝓𝟐
= 0,35
𝝓𝟏

On constate que ce rapport est nettement plus élevé que celui trouvé à la
question 2 ; les échanges superficiels thermiques entre l’air et les vitres ne
sont pas négliger.

Problème 3
3.
1. Calcul du flux ϕa reçue par le corps (A) de la part de l’enceinte .
a. Valeur implicite donnée précédemment à h lorsqu’on confondait Ts
En effet si le corps (A) était en équilibre dans l’enceinte il serait alors à la
et Tf. température T0.La puissance thermique ϕr reçue par (A) de la part de
Précédemment on négligeait les échanges superficiels en prenant h=∞.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 364


l’enceinte et la puissance rayonnée par (A) à l’équilibre 4𝜋a2σT04 doivent
se compenser. La température de l’enceinte étant maintenue constante, elle
envoie toujours la même puissance Pa vers le corps (A) quelle que soit la
valeur de T donc :
ϕa = 4𝝅a2σT04

2. Loi d’évolution de la température T de la sphère en fonction du


temps.
A l’instant t, le corps (A) est à la température T. Il rayonne un flux de valeur
4𝜋a2σT04 .Un bilan énergétique entre les instants voisins t et t+dt, où la
température de (A) passe de T à T+dT donne :
ϕa - 4𝜋a2σT4 dt = C0dT
Soit 4𝜋a2σ(T04 - T4 )dt = C0dT
La température T reste voisine de T0 ; en posant T=T0+θ,nous pouvons faire
l’approximation : ANGLAIS TECHNIQUE
T4 - T04 = T04 1 + −1 = 4T03θ.

d’où -16𝜋a2σ T03θ = C0 .On constate donc que le flux radiatif de A

ϕr = -16𝜋a2σ T03θ est proportionnel à sa surface et à la différence de


température θ. L’intégration compte tenu des conditions initiales(θ= θ1 à
t=0) conduit à : θ= θ1 𝑒 avec notamment τ =
3. Temps au bout duquel l’écart de température (T1-T0) est
inférieur à 0,1 K.
On a C0= 𝜋𝑎 ρc= 16,34 J.K-1 et τ= 2,82.103 s.

θ=T-T0 est inférieur à 0,1 K après un temps t0 égal à t0= τ ln


,
4
t0= 1,2.10 s soit encore t0= 3.3 h

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 365


 Its centered on the
Il s’agit d’une seule épreuve universelle depuis processes
l’instauration de l’UE.
4. Pacemaker: A person or animal who sets the pace at the
I. MECHANISMS OF TECHNICAL ENGLISH
beginning of a race, sometimes in order to help a runner
1. Brevity
break a record.
Consistency
Sentence: He acted as a pacemaker for me.
Coherence
Contextual
Kiln: A long inclined rotating cylinder with a refractory lining
Chronology
and fired by pulverized coal.
Devoid of ambiguity
Sentence: At the bottom of the kiln is a grate of iron bars on
Devoid of color
which is placed wood and coal to start a fire.
Devoid of repetition
Factual
AC Adaptor: A device for converting mains current to that
Fluency
suitable for operating electronic devices.
2. Written instructions:
Sentence: Use only the AC adaptor included with this
 help an engineer derive the best of products
appliance.
(buildings, machines etc.)
 assist engineers carry out hitch-free processes.
Concrete: mixture of sand, aggregate, cement and water often
3.
including admixtures, which sets to form a hard-versatile
Descriptive Type I Descriptive Type II building material.
Sentence: concrete as a material has been known since roman
 A descriptive  A structured
presentation of presentation of times.
technical materials in a technical materials
prose-like manner. in a historic Radiator: An engine cooling device in a motor vehicle or
 It is centered around framework and/or aircraft consisting of a bank of thin tubes in which circulating
describing physical anticipative future water is cooled by the surrounding air.
objects or entities undertaking Sentence: the water in my car radiator froze

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 366


Cement: A powdered mineral substance usually containing
gypsum, mixed with water to form a paste which will set to
form a brittle material.
Sentence: rapid hardening Portland cement hardens quickly
than ordinary Portland.
II. REPORT WRITING
1. Report writing is the creation of a structured document
that precisely describes and examines an event or
occurrence.
2. A research report describes the whole research study and
is submitted after the completion of the whole research
project while a research proposal is an attempt to get
permission and/or funding to pursue a project that is of
interest to the individual making the proposal.
3. Table of Content: It’s a list of chapters (section titles,
brief descriptions) with their commencing pages and is
usually found on the page before the start of the written
work.
Executive Summary (management summary): It is a
short document or section of a document proposed for
business purposes.
Literature Review: A literature review is an academic
publishing which includes current knowledge, including
substantive findings, as well as theoretical and methodical
contributions to a particular topic.
Reference: Usually found at the last page of an
essay/report, it lists all the sources used in the project, so
that readers can easily find what you’ve cited.

LE DECLENCHEUR, TOME 1, première édition, 2017/2018 367

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