Passerelle Terminale → supérieur
Classe préparatoire, licence de mathématiques, d'économie ou de physique, BUT, école d'ingénieurs, études de santé : le premier semestre va vite. Les étudiants qui réussissent sont ceux qui maîtrisent parfaitement le calcul et la rédaction du lycée. Voici ce qu'il faut consolider cet été, avec des défis pour t'entraîner.
- Le rythme : un chapitre de Terminale peut être traité en une semaine. Le cours s'apprend chaque soir.
- La rigueur : chaque affirmation se justifie ; les définitions et théorèmes s'apprennent mot à mot, avec leurs hypothèses.
- Les démonstrations : elles font partie du cours et des examens (en prépa, on les présente à l'oral en « colle »).
- L'autonomie : personne ne vérifie tes devoirs ; à toi de refaire les exercices sans la correction.
1 · Logique et rédaction
- Quantificateurs : « $\forall x \in \mathbb{R}$ » (pour tout), « $\exists x \in \mathbb{R}$ » (il existe). Négation : on échange $\forall$ et $\exists$ et on nie la propriété. La négation de « $\forall x,\ f(x) > 0$ » est « $\exists x,\ f(x) \leqslant 0$ ».
- Implication $P \Rightarrow Q$ ; sa contraposée $\text{non }Q \Rightarrow \text{non }P$ lui est équivalente ; sa réciproque $Q \Rightarrow P$ ne l'est pas.
- Condition nécessaire / suffisante : si $P \Rightarrow Q$, $P$ est une condition suffisante pour $Q$ et $Q$ une condition nécessaire pour $P$.
- Raisonnements : direct, par contraposée, par l'absurde, par disjonction de cas, par récurrence, par contre-exemple (pour montrer qu'une affirmation universelle est fausse), par analyse-synthèse.
- Annonce ce que tu vas montrer et comment : « Montrons par récurrence que… », « Supposons par l'absurde que… ».
- Introduis chaque objet : « Soit $x$ un réel strictement positif. »
- Justifie chaque étape par une propriété du cours, avec ses hypothèses vérifiées.
- Conclus en reprenant l'énoncé.
Exemple (par l'absurde) : $\sqrt2$ est irrationnel. Supposons $\sqrt2 = \frac pq$ avec $\frac pq$ irréductible. Alors $p^2 = 2q^2$ est pair, donc $p$ est pair : $p = 2k$. D'où $4k^2 = 2q^2$, $q^2 = 2k^2$ est pair et $q$ aussi : contradiction avec l'irréductibilité.
2 · Calcul algébrique sans faute
- Fractions, puissances, racines, identités remarquables : aucune hésitation n'est permise.
- Inégalités : multiplier par un nombre négatif change le sens ; on ne peut passer à l'inverse ($a \leqslant b \Rightarrow \frac1a \geqslant \frac1b$) que si $a$ et $b$ sont de même signe (non nuls) ; on ne divise jamais deux inégalités membre à membre.
- Valeur absolue : $|x - a| \leqslant r \iff a - r \leqslant x \leqslant a + r$ ; inégalité triangulaire $|x + y| \leqslant |x| + |y|$.
- Toujours vérifier un résultat : ordre de grandeur, cas particulier ($x = 0$, $x = 1$), homogénéité.
3 · Le symbole Σ et les sommes
- $\displaystyle\sum_{k=1}^{n} a_k = a_1 + a_2 + \dots + a_n$ ; l'indice $k$ est muet ; linéarité : $\sum (\lambda a_k + b_k) = \lambda\sum a_k + \sum b_k$.
- $\displaystyle\sum_{k=1}^{n} k = \frac{n(n+1)}{2}$ ; $\;\displaystyle\sum_{k=0}^{n} q^k = \frac{1 - q^{n+1}}{1 - q}$ ($q \neq 1$) ; $\;\displaystyle\sum_{k=1}^{n} k^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$.
- Somme télescopique : $\displaystyle\sum_{k=1}^{n}(u_{k+1} - u_k) = u_{n+1} - u_1$. Exemple : $\frac{1}{k(k+1)} = \frac1k - \frac{1}{k+1}$, donc $\displaystyle\sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k(k+1)} = 1 - \frac{1}{n + 1}$.
4 · Trigonométrie
- $\cos^2 x + \sin^2 x = 1$ ; valeurs en $0, \frac\pi6, \frac\pi4, \frac\pi3, \frac\pi2$ ; $\cos(-x) = \cos x$, $\sin(-x) = -\sin x$, $\cos(\pi - x) = -\cos x$…
- Formules d'addition : $\cos(a + b) = \cos a\cos b - \sin a\sin b$ ; $\sin(a + b) = \sin a\cos b + \cos a\sin b$ ; en particulier $\cos 2a = 2\cos^2 a - 1 = 1 - 2\sin^2 a$ et $\sin 2a = 2\sin a\cos a$.
- Dérivées : $\cos' = -\sin$, $\sin' = \cos$ ; $\tan = \frac{\sin}{\cos}$ et $\tan' = 1 + \tan^2 = \frac{1}{\cos^2}$.
5 · Dériver, primitiver, intégrer
- Dériver $u\circ v$, $u^n$, $\mathrm{e}^u$, $\ln u$, $\sqrt u$, $\frac uv$ sans erreur ; étudier une fonction de A à Z.
- Reconnaître une primitive : $u'u^n$, $\frac{u'}{u}$, $u'\mathrm{e}^u$, $\frac{u'}{\sqrt u}$.
- Intégration par parties : $\displaystyle\int_a^b u'v = \big[uv\big]_a^b - \int_a^b uv'$ ; par exemple $\displaystyle\int_1^{\mathrm{e}}\ln x\,\mathrm{d}x = \big[x\ln x\big]_1^{\mathrm{e}} - \int_1^{\mathrm{e}} 1\,\mathrm{d}x = \mathrm{e} - (\mathrm{e} - 1) = 1$.
- Équations différentielles $y' = ay + b$ ; limites et croissances comparées ; équivalents (dans le supérieur) : $\mathrm{e}^x - 1 \sim x$, $\ln(1 + x) \sim x$, $\sin x \sim x$ quand $x \to 0$.
6 · Nombres complexes
Si tu n'as pas suivi l'option Maths expertes, c'est la notion à apprendre en priorité : $\mathrm{i}^2 = -1$, forme algébrique $a + \mathrm{i}b$, conjugué, module $|z| = \sqrt{a^2 + b^2}$, forme exponentielle $r\mathrm{e}^{\mathrm{i}\theta}$, formules d'Euler et de Moivre, résolution de $az^2 + bz + c = 0$ quand $\Delta < 0$. Tout est dans la partie Maths expertes du site.
7 · Dénombrement et probabilités
- $n!$, $\binom nk = \frac{n!}{k!(n-k)!}$, $n^k$ listes, $\frac{n!}{(n-k)!}$ arrangements ; formule du binôme $(a + b)^n = \sum\binom nk a^kb^{n-k}$.
- Probabilités conditionnelles, formule des probabilités totales, indépendance ; loi binomiale ; espérance et variance.
8 · Méthodes de travail
- Le soir même : relis le cours, recopie les définitions et énoncés sur des fiches, refais les démonstrations sans regarder.
- Pour chaque théorème : connais ses hypothèses, un exemple et un contre-exemple (que se passe-t-il si on retire une hypothèse ?).
- Exercices : cherche vraiment (au moins 20 minutes) avant de regarder un indice ; refais l'exercice corrigé quelques jours plus tard.
- Travaille à plusieurs : expliquer à quelqu'un est le meilleur test de compréhension.
- Programme : Python reste utile (analyse numérique, simulations, algorithmique) : entraîne-toi.
Pour aller plus loin : les chapitres de Terminale et de Maths expertes, leurs démonstrations, et l'assistant (bouton ✦) qui peut te proposer des exercices « niveau prépa » corrigés.