190 - Méthodes combinatoires, problèmes de dénombrement.2025

Rapport du jury 2022

Il est nécessaire de dégager clairement différentes méthodes de dénombrement et de les illustrer d'exemples significatifs. De nombreux domaines de mathématiques sont concernés par des problèmes de dénombrement, cet aspect varié du thème de la leçon doit être mis en avant. L'utilisation de séries génératrices est un outil puissant pour le calcul de certains cardinaux. De plus, il est naturel de calculer des cardinaux classiques et certaines probabilités. Il est important de connaître l'interprétation ensembliste de la somme des coefficients binomiaux et ne pas se contenter d'une justification par le binôme de Newton. L'introduction des corps finis (même en se limitant aux cardinaux premiers) permet de créer un lien avec l'algèbre linéaire. Les actions de groupes peuvent également conduire à des résultats remarquables.\r\rS'ils le désirent, les candidats peuvent aussi présenter des applications de la formule d'inversion de Möebius ou de la formule de Burnside. Des candidats ayant un bagage probabiliste pourront explorer le champ des permutations aléatoires, en présentant des algorithmes pour générer la loi uniforme sur le groupe symétrique $S_n$ et analyser certaines propriétés de cette loi uniforme (points fixes, cycles, limite $n \to +\infty$, ...).

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Développements

5 Un problème de dénombremement sur les corps finis : Le problème de Kakeya
5 Le grand théorème de Fermat est faux dans Z/pZ
5 Suites récurrentes linéaires : théorie et pratique
5 Dilemme des prisonniers
5 Le groupe SO2(Fq)
5 Théorème de Brouwer dans le plan euclidien
5 Théorème de Polya
5 Formule de Burnside + Double transitivité + Table de caractères de S4
5 Nombre de solutions à une équation dans un groupe fini G
5 Lemme de Fitting et cardinal du cône nilpotent
5 Ordre moyen (espérance) du pgcd
5 Nombre de solutions d'une équation
5 Nombre de points fixes d'une permutation aléatoire
5 Involutions alternantes
5 Récurrence et transience de la Marche aléatoire simple sur Z, Z^2 et Z^3
5 Théorème de Dixon
5 Dérangements d'un ensemble fini
5 Probabilité que deux éléments commutent dans groupe
5 Dénombrement des matrices nilpotentes d'indice n dans Mn(Fq)
5 Nombre de dérangements
5 Statistiques du nombre de cycles d'une permutation aléatoire
5 Matrices à coefficients dans Z/nZ
5 Dénombrement des endomorphismes nilpotents sur un corps fini
5 Dénombrement des polynômes unitaires irréductibles sur un corps fini
5 Lemme de Kronecker (la preuve à toto !) et lemme de Serre
5 Théorème de Mason \"The Line\" Dixon.
5 Formule d'inversion de Möbius et dénombrement des polynômes irréductibles sur $\mathbb{F}_q$
5 Dénombrement des matrices nilpotentes de taille $d \times d$ à coefficients dans $\mathbb{F}_q$
5 Nombre de dérangements de $\mathfrak{S}_n$
5 Dénombrement des automorphismes diagonalisables de Fq
5 Probabilité que deux nombres soient premiers entre eux
5 Nombre de solutions d'équations polynomiales sur Fq
5 Nombres de Bell
5 Dobble et géométrie projective
5 Cardinal du cône nilpotent
5 Combinatoire des chemins de Dyck
5 Matrices de transfert
5 Isomorphisme entre GLn(K) et GLm(L)
5 Le dénombrement des polynômes irréductibles unitaires sur un corps fini
5 Des isomorphismes exceptionnels des groupes linéaires projectifs d'un corps fini
5 Dénombrement des colorations du cube
5 Dénombrement des involutions
5 Matrices diagonalisables sur un corps fini, critère de diagonalisibilité et dénombrement des matrices diagonalisables
5 Lemme de Sperner et théorème de Monsky
5 Théorème des deux carrés de Fermat (méthode de dénombrement)
5 Formule de Burnside
5 Nombres de Catalan
5 Nombre de matrice sur un corps finis de polynôme caractéristique donné
5 Combinatoire matricielle (corps finis). Cône nilpotent.
5 Nombre de monômes à plusieurs variables, avec condition sur les degrés en chaque variable
5 Sommes de Gauss et équations diophantiennes
5 Dénombrement des matrices diagonalisables de Mn(Fq)
4 Équation de Fermat sur un corps fini
4 Nombre d'endomorphismes nilpotents sur un corps fini
4 Théorème de Polya (chaînes de Markov)
4 Nombre de carrés dans Z/nZ
4 Nombre de racines d’un polynôme et formes quadratiques
4 Loi hypergéométrique et application
4 Isomorphisme entre PGL(2,F5) et S5
4 Groupe des isométries du cube
4 Générateurs de Sn
3 Théorème de Sylow (par récurrence sur le cardinal)
3 Cyclicité du groupe multiplicatif d'un corps fini
3 Loi de réciprocité quadratique (via les formes quadratiques)
3 Equation de Pell-Fermat
3 Test de Miller-Rabin
3 Théorème de Barany
3 Théorème de Sylow (version opération de groupes)
3 Théorème de Chevalley-Warning + EGZ
3 Partition d'un entier en parts fixées
3 Automorphismes de Sn
3 Série génératrice des nombres de Bernoulli
2 Simplicité du groupe alterné An
2 Théorème des nombres premiers (version faible via la formule de Stirling)
2 Des groupes bien mélangés par leurs automorphismes
1 Combinatoire et dualité
1 Théorème de Césaro sur les nombres premiers
1 Paires génératrices de sous-groupes de S_n
1 Théorème de Bézout faible (par le résultant)
1 Théorème de Wedderburn
1 Dénombrer les endo nilpotents sur un corps fini

Plans

Rajouter une version
Utilisateur : Julos
La plupart des mes plans sont inspirés de Ewna, Agentb0, Jouaucon, Abarrier et Marvin. Merci à eux. Attention aux coquilles ! Mes plans sont, en général, scannés juste après que j'ai finis de rédiger, bien sur quand je les ai relu j'ai trouvé des erreurs. Les références sont à la fin des plans. Mes 2 développements sont en lien avec les corps finis, mais enfait dans les développements que j'ai fait j'en ai 2 autres qui conviennent pour cette leçon : - Le théorème de Dixon (proba que 2 éléments commutent dans un groupe non abélien) à mettre dans le II.a) - Les isométries du cube (on se sert d'une action de groupe pour dénombrer les isométries) à mettre dans II.a) aussi.
Références :
Utilisateur : Tintin
Cette leçon peut se faire de bien des manières différentes. Personnellement, j'ai choisi d'insister sur lalgèbre et plus particulièrement sur la théorie des groupes parce que j'étais plutôt à l'aise, mais on peut parler de probabilités par exemples (les applications ne manquent pas !). En revanche il faut bien s'attendre à avoir des exercices qui nécessitent de faire du dénombrement et donc il faut en faire de temps en temps pour garder en tête des \"techniques classiques de dénombrement\". N'hésitez pas à me contacter si vous constatez ce qui semble être une erreur (typographie, mathématique, etc).
Références :
Tout-en-un MPSI
Algèbre : le grand combat: Cours et exercices
Tout-en-un MP/MP*
Algèbre et géométrie
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Carnet de voyage en Algébrie
Carnet de voyage en Analystan
Algèbre et probabilités
Exercices de mathématiques pour l'agrégation, algèbre 1
Utilisateur : TC&WM
Retrouvez tous nos plans de leçons ainsi que les fichiers latex associés à nos leçons sur notre site : https://sites.google.com/view/tribalchiefandwiseman/home?authuser=0 Bonne preparation à vous !
Références :
Utilisateur : Mathis Lemay
Dans cette leçon, j'ai remplacé le DEV 2 par \"Nombre de dérangements dans $\mathfrak{S}_n$\" que je préférais aux nombres de Bell (parce que pas besoin de Fubini ou quoi...) J'aime bien cette leçon car il y a de nombreuses possibilités de plan, de développements... Personnellement, j'ai choisi d'orienter vers la théorie des groupes et des corps parce que j'étais plutôt à l'aise, mais on peut aller vers les probas, ou d'autres choses... On peut présenter des isomorphismes exceptionnels aussi... Par contre j'avais un peu peur des questions qui peuvent impliquer des urnes ou des machins comme ça, les exercices de dénombrement peuvent être assez difficiles ou astucieux... Il faut essayer d'en faire pendant l'année je pense.
Références :
Algèbre et probabilités
Exercices mathématiques
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Cours d'algèbre
Oraux X-ENS Algèbre 1
Voici un plan possible pour la leçon 190. Mes plans sont très souvent inspirés de Ewna et Abarrier (merci à eux deux !)
Références :
Algèbre
Analyse
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Histoires hédonistes de groupes et géométries, Tome 1
Cours d'algèbre
Utilisateur : Hugo
Cette leçon est plus simple à préparer qu'il n'y paraît. La nouvelle version du Gourdon fait un travail remarquable pour les premières parties du plan. Les références sont indiquées à la fin du plan. N'hésitez pas à me contacter pour me signaler toute erreur ou imprécision.
Références :
Utilisateur : Cyprien
Bcp de possibilités pour les développements : - isomorphismes exceptionnels - p-Sylow de GL_n(F_q) (prop 14 de mon plan) - Nb d'endo diagonalisable sur M_n(F_q) - Nb d'endo nilpotent sur M_n(F_q) avec lemme de Fitting - Automorphismes de S_n - Décomposition de Bruhat + action sur les drapeaux.
Références :
Histoires hédonistes de groupes et géométries, Tome 2
Nouvelles histoires hédonistes de groupes et géométries
Nouvelles histoires hédonistes de groupes et géométrie, tome 2
Cours d'algèbre
Algèbre
Oraux X-ENS Algèbre 1
Carnet de voyage en Algébrie
Références :
Mathématiques pour le CAPES et l'Agrégation Interne
Cours d'algèbre
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Utilisateur : AdrienChd
La leçon que je préfère dans l'agrégation. Attention, cette leçon est potentiellement très casse-gueules si vous n'avez jamais eu d'UE de mathématiques discrètes ; par exemple, l'outil des séries génératrices est très puissant mais encore faut-il savoir s'en servir pour le dénombrement ! Je me suis servi principalement d'un livre anglais peu connu en France, comprenant des milliers d'exemples, sur lequel j'avais déjà travaillé durant ma scolarité. On pourra se rabattre sur d'autres livres, mais il est vrai que trouver des exemples est un peu dur : les anglophones raffolent de maths discrètes ! <i>(la référence de l'application 6 : Wikipédia, mais vous pourrez sortir tout exemple drôle qui vous vient à l'esprit)</i>
Références :
Discrete and Combinatorial Mathematics: An Applied Introduction
Proofs from the book (Raisonnements divins en fr)
Carnet de voyage en Algébrie
Algèbre et probabilités
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Analyse pour l'agrégation de mathématiques, 40 développements
Exercices mathématiques
Utilisateur : Demesmay
Possibilité d'avoir ma version complète manuscrite en me contactant par mail.
Références :
Utilisateur : Agent B0
Les références sont à la fin du plan.
Références :
Utilisateur : RMaurice
Voici mes plans de leçons que j'ai réalisé en format complet. Si cela peut aider des gens, avec plaisir ! Tout mes plans de leçons sont inspirés majoritairement de Jouaucon, Marvin et abarrier ( Merci à eux ! ). Les références sont à la fin. Attention aux éventuels coquilles.
Références :
Utilisateur : EWna
Plan éprouvé par une présentation durant l'année. L'essentiel de la partie combinatoire est faite avec le Gourdon Algèbre & Probas (les séries génératrices s'y font plus discrètes). Les autres références servent essentiellement pour la partie d'applications.
Références :
Algèbre et probabilités
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Cours d'algèbre
Analyse pour l'agrégation de mathématiques, 40 développements
Oraux X-ENS Algèbre 1
Carnet de voyage en Algébrie
Utilisateur : raph.ou67
Leçon qui peut faire peur au premier abord car il est rare d'avoir eu un cours sur cette thématique. Finalement, elle est super cool à faire et change beaucoup des autres leçons :)) Mon plan contient beaucoup de résultats (63) mais c'est surtout la première partie qui est longue (24) et peut-être qu'il n'est pas nécessaire de rappeler certaines définitions en théorie des groupes. Mes développements sont : \"Nombre de Bell\" et \"Loi de réciprocité quadratique\" qui rentrent impec dedans ;) Il y a beaucoup de références mais elles ont déjà toutes été utilisées dans d'autres leçons donc bon… On peut remplacer le Isenmann par le Caldero bien entendu…
Références :
L'oral à l'agrégation de mathématiques - Une sélection de développements
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Algèbre L3
Théorie des Groupes
Oraux X-ENS Algèbre 1
De l'intégration aux probabilités
Références :
Algèbre et probabilités
Utilisateur : Pandou
Références :
Histoires hédonistes de groupes et géométries, Tome 1
Algèbre
Cours d'algèbre
Algèbre et probabilités
Utilisateur : Jouaucon
Plan très fortement inspiré du plan de M. Cacitti-Holland: http://perso.eleves.ens-rennes.fr/~dcaci409/Agregation.html#lecons Références en fin de plan avec les notations: [DeBia] Mathématiques pour le CAPES et l'Agrégation Interne : Jean de Biaisi [Rom] Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie : Jean Etienne Rombaldi [Per] Cours d'algèbre : Perrin [FGN An2] Oraux X-ENS Analyse 2 : Francinou, Gianella, Nicolas [Les] 131 Développements pour l’oral : D. Lesesvre
Références :
Mathématiques pour le CAPES et l'Agrégation Interne
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Cours d'algèbre
Oraux X-ENS Analyse 2
131 Développements pour l’oral
Utilisateur : Maurer
Références :
Utilisateur : Manon DUBOIS
Références :
Utilisateur : Marvin
Une leçon un peu effrayante de prime abord, mais peut au contraire toucher beaucoup de choses pas très compliquées dans les maths.
Références :
Algèbre
Cours d'algèbre
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Mathématiques pour le CAPES et l'Agrégation Interne
Utilisateur : abarrier
Références :
Utilisateur : Owen
Références :
Mathématiques pour le CAPES et l'Agrégation Interne
Algèbre et géométrie
Cours d'algèbre
Théorie des Groupes
Cours d'arithmétique
Oraux X-ENS Algèbre 1
Partie 1 [C] Partie 2 [C] Partie 3 [P] Partie 4 [P] et [FG] Partie 5 [C] et [S]
Références :
Utilisateur : Alexis
Références :
Cours d'algèbre
Oraux X-ENS Algèbre 1
Elements d'analyse et d'algèbre
Histoires hédonistes de groupes et géométries, Tome 1
Algèbre L3
Utilisateur : nitro
Inachevé. Emphase sur l'infini
Références :
Proofs from the book (Raisonnements divins en fr)
Utilisateur : Agnielli
Ebauche numérique de plan.
Références :
Références :
Utilisateur : Victor
Références :
Références :
Références :

Retours

Utilisateur : Matds | Année : 2022
Leçon choisie : 1519
Autre leçon : Conjugaison dans un groupe. Exemples de sous-groupes distingués et de groupes quotients. Applications.2025
Développement choisi par le jury : Dénombrement des matrices diagonalisables de Mn(Fq)
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
Quelques questions \"d'ouverture\" sur le développement (calcul dans un cas particulier, que se passe-t-il si on fait agir $GL_n(\mathbb{F}_q)$ sur l'ensemble des couples (F,G) de sev de $\mathbb{F}_q^n$ avec dim F fixée, dim G fixée et F et G pas forcément en somme directe ? Autre question sur le développement : on voit que le terme dominant dans la somme correspond au q-uplet (1,1,...,1) : comparer avec ce qu'il se passe dans $\mathbb{R}$ ou $\mathbb{C}$ (densité des matrices à $n$ valeurs propres distinctes). Montrer que $A \in M_n(\mathbb{F}_q)$ est diagonalisable ssi $A^q = A$. Pas de question sur le plan. Exos : - Compter les k-cycles dans $\mathfrak{S}_n$. - Soit $E$ un ensemble fini à $n$ éléments. Compter les couples $(F,G)$ de parties de $E$ telles que $F \cap G$ est vide. - \"Exercice qui n'a rien à voir\" : Soit $E$ un ensemble fini à $n$ éléments. Compter les couples $(F,G)$ de parties de $E$ telles que $F \cup G = E$. (on se ramène au précédent en passant au complémentaire) - Montrer par un dénombrement une formule dont je ne me souviens plus exactement. C'était une somme de coefficients binomiaux. - Calculer $$\sum_{(i_1,...,i_r) \in \mathbb{N}^r, i_1 + ... + i_r = n} i_1...i_r$$ ($r$ et $n$ sont fixés) - Rappeler la définition de $p$-Sylow et trouver le nombre de $p$-Sylow dans $GL_n(\mathbb{F}_p)$.
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Jury neutre.
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
Pas vraiment de surprise, un peu déçu qu'on n'ait pas parlé du lemme de Sperner pour montrer le théorème du point fixe de Brouwer (c'était dans mon plan). J'avais également fait exprès de ne pas mettre le dénombrement des matrices trigonalisables dans $M_n(\mathbb{F}_q)$ (j'avais les diagonalisables et nilpotentes à la fin du plan).
Note obtenue : 19.75
Références:
Utilisateur : LFRA | Année : 2022
Leçon choisie : 1519
Autre leçon : Sous-espaces stables par un endomorphisme ou une famille d’endomorphismes d’un espace vectoriel de dimension finie. Applications.2025
Développement choisi par le jury : Loi de réciprocité quadratique (via les formes quadratiques)
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Le jury
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
Note obtenue : Pas de réponse fournie.
Références:
Utilisateur : c_pages | Année : 2018
Leçon choisie : 1519
Autre leçon : Sous-espaces stables par un endomorphisme ou une famille d’endomorphismes d’un espace vectoriel de dimension finie. Applications.2025
Développement choisi par le jury : Nombres de Bell
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
— Dans le développement, il apparaît un produit de Cauchy, alors le jury m'a un peu questionné dessus, car c'est un point sur lequel je suis passé rapidement. Ensuite, il s'est passé un truc étrange, toujours en rapport avec le développement : une partie du développement fait appel à une récurrence. Après le dév, un membre du jury me dit qu'il sait qu'il existe une preuve purement combinatoire, mais qu'il ne la connaît pas ; alors il m'a demandé si je la connaissais, mais non, donc ils sont passés à autre chose. — Après ça, ils m'ont donné en exercice le problème des chapeaux : n personnes ont un chapeau, qu'elles retirent en arrivant dans une salle et en partant, elles reprennent un chapeau au hasard. La question était de savoir quelle est la proba que personne ne reparte avec son chapeau, en faisant appel à des séries génératrices. J'ai transformé la question en un problème de permutation sans points fixes, et le jury m'a guidé pour les calculs, puis lorsque je suis presque arrivé au bout, ils sont passés à autre chose. — Ensuite, on est passé aux corps finis, mais mes souvenirs sont un peu flous. Si je me souviens bien, ils m'ont demandé de compter les sous-espaces de dimension k\le n dans F_p^n. J'ai introduit une action de groupe et bêtement, je me suis foiré sur le nombre de matrices de taille donnée à coefficients dans F_p. Après ça, c'était terminé.
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Ils ont eu l'air contents que je choisisse la leçon 190. Ils ont été accueillants et courtois, mais peut-être un peu froids. L'un des membres du jury a passé tout l'oral à faire des blagues…
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
RAS
Note obtenue : 10.0
Références:
Utilisateur : leturcq | Année : 2017
Leçon choisie : 1519
Autre leçon : Dimension d’un espace vectoriel (on se limitera au cas de la dimension finie). Rang. Exemples et applications.2025
Développement choisi par le jury : Loi de réciprocité quadratique (via les formes quadratiques)
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
Questions posées : présentation de la formule de Mobius par la convolution trouver un critère d'irréductibilité sur Fq
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Le jury était plutôt agréable, les questions étaient suivies d'indications si on ne trouvait pas de pistes, et ils corrigeaient ou demandaient de préciser quand il y avait une erreur/ambiguïté
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
Note obtenue : Pas de réponse fournie.
Références:
Utilisateur : Admin | Année : 2015
Leçon choisie : 1519
Autre leçon : Espaces vectoriels et espaces affines euclidiens : distances, isométries.2025
Développement choisi par le jury : Nombres de Bell
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
exos sans lien direct justifier des formules de bases
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
Note obtenue : Pas de réponse fournie.
Références: