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Niveau Maths sup
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Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première

Posté par
gui_tou
02-03-08 à 19:18

Bonsoir

Encore un exo sur les polynômes où je bloque

Soit 3$\rm H\in\mathbb{C}[X]. On suppose que 3$\rm H admet pour racines simples 3$x_1,...x_p ; où p\in\mathbb{N}^*.

J'ai montré que : 3$\rm \fr{H'(X)}{H(X)} = \Bigsum_{k=1}^p \fr{1}{X-x_k

Soit 3$\rm P\in\mathbb{C}[X]. On suppose que 3$\rm P est scindé et admet pour racines simples 3$x_1,...x_n ; où n\in\mathbb{N}^*.

Montrer que 3$\rm \Bigsum_{k=1}^n \fr{P''(x_k)}{P'(x_k)}=0

Je n'ai pas de pistes pour commencer, même s'il faut évidemment se servir de la premmière question

Des pistes, svp ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 19:27

salut gui_tou

Avec la première question, je n'ai pas trouvé de moyen pour répondre à la question mais j'en ai trouvé un autre : décompose en élément simples la fraction rationnelle \Large{\frac{P''}{P}}

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 19:39

Salut Kaiser

3$\rm P(X)=\lambda\Bigprod_{k=1}^n(X-x_k)

3$\rm P'(X)=\lambda\Bigsum_{i=1}^n.\Bigprod_{k=1\\k\not=i}^n(X-x_k)

Comment obtenir une expression simple de P" ?

(tu es sûr de vouloir décomposer P" / P et pas P"/P' ? )

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 19:42

Citation :
tu es sûr de vouloir décomposer P" / P et pas P"/P' ?


sûr à 100%, et même à 200 % !

Sinon, ne dérive surtout pas (degré de mochitude élevé ! ). Tu as des "trucs" dans le cours qui te permettent de calculer une DES lorsque tu as affaire à des pôles simples, ce qui est le cas ici.

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 19:44

Citation :
Tu as des "trucs" dans le cours qui te permettent de calculer une DES lorsque tu as affaire à des pôles simples, ce qui est le cas ici.


Non, on n'a pas fait de DES en cours, ni en exos. J'ai un bouquin sous les yeux, je le potasse et je te dis ce que je ne trouverai pas

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 19:45

OK.

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 19:46

(Je me demande comment tu fais pour répondre aussi vite...)

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 19:48

euh..c'est-à-dire ?

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:11

A peine je poste un message que tu y réponds dans la minute

Dans le sous-chapitre : Partie polaire relative à un pôle / Pôle simple, j'ai

Pour 3$\rm F=\fr{A}{(X-a)Q}=\fr{A}{B, 3$\rm Q(a)\not=0,\;\;A(a)\not=0, la partie polaire relative au pôle a est : 3$\rm \fr{A(a)}{(X-a)B'(a)




Sinon j'ai un autre théorème ...
Soit F\in\mathbb{K}[X], de représentant irréductible \fr{A}{B, 3$\rm deg B\ge1, B=\lambda.B_1^{\alpha_1}.B_2^{\alpha_2}...B_n^{\alpha_n} , la décomposition en facteurs
irréductibles de B, avec \lambda\not=0 et \alpha_i\ge1 pour i\in\mathbb{[}1,n\mathbb{] , il existe une unique famille de polynômes E et C_y, (i,j)\in\mathbb{[}1,n\mathbb{]}\times\mathbb{[}1,\alpha_i\mathbb{] telle que :

3$\rm F=E+\Bigsum_{i=1}^n\left(\Bigsum_{j=1}^{\alpha_i}\fr{C_y}{B_i^j}\right)     et   3$\rm deg \fr{C_y}{B_i^j}<0

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:14

pardon, au lieu de 3$C_y, lire : 3$C_{ij

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:15

Citation :
A peine je poste un message que tu y réponds dans la minute


Ah, OK !
En fait, j'ouvre plusieurs onglets sous FF et j'actualise assez souvent !

En ce qui concerne les résultats que tu énonces, je fais allusion au premier. Le deuxième n'est rien d'autre que le théorème de la décomposition en éléments simples.

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:37

Bon, on a 3$\rm B'=(X-a)Q'+Q donc 3$\rm B'(a)=Q(a)

Si j'identifie à mon problème : 3$\rm A=P''\\B=P , 3$a=x_i...

Sans assurance, j'avance : 3$\rm \fr{P''}{P}=\Bigsum_{k=1}^n \fr{P''(x_k)}{(X-x_k)P'(x_k)}  Oh ! On reconnaît la formule à démontrer ^^

Dois-je montrer que : 3$\rm \forall k\in\mathbb{[}1,n\mathbb{]}, \fr{(X-x_k).P''(X)}{P(X)}=0 ?

On ne le dira jamais assez, merci de nous consacrer du temps, pauvres taupins désespérés Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:39

et pour tout X différent des x_k dans la dernière formule !!

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:48

Ta DES est bonne mais il y tout de même un truc à dire :

1) les racines ne sont pas forcément tous des pôles de P"/P. En effet, le fait que P aient des racines simples entraine que P et P' n'ont pas de racines commune mais P et P" peuvent en avoir (ex : \Large{P=X^3-x}

2) Mais alors si a est une racine commune à P et P" dans la DES, la contribution de la racine a est nulle (car alors P"(a)=0)



Citation :
Dois-je montrer que : 3$\rm%20\forall%20k\in\mathbb{[}1,n\mathbb{]},%20\fr{(X-x_k).P''(X)}{P(X)}=0 ?


ça voudrait dire que P" est identiquement nulle et donc P est de degré 1, donc non.
indication : il y a du passage à la limite dans l'air.


Citation :
On ne le dira jamais assez, merci de nous consacrer du temps, pauvres taupins désespérés Kaiser


Mais je t'en prie !
ça me fait plaisir d'aider !

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:49

Je vais diner ! je reviens tout à l'heure.

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:54

Citation :
1) les racines ne sont pas forcément tous des pôles de P"/P.


Bien vu ! Mais ça complique les choses, comment sait-on si telle racine est racine de P" ou pas ?

Citation :
ça voudrait dire que P" est identiquement nulle et donc P est de degré 1, donc non.


Mais oui quel Je dirais : 3$\rm\forall%20k\in\mathbb{[}1,n\mathbb{]},%20\lim_{X\to x_k} \fr{(X-x_k).P''(X)}{P(X)}=\fr{P''(x_k)}{P'(x_k)

Si j'ai bien compris cette limite peut être nulle, puisque P"(x_k) peut l'être.

Et donc ?

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 20:54

Bon appétit !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:21

Citation :
Bien vu ! Mais ça complique les choses, comment sait-on si telle racine est racine de P" ou pas ?


si on note J l'ensemble des racines de P qui ne sont pas des racines de P", alors la décomposition en éléments simples donne

3$\rm%20\fr{P''}{P}=\Bigsum_{a\in J}\fr{P''(a)}{(X-a)P'(a)}


Mais si a est une racine de P mais n'appartient pas à J, alors on a P"(a)=0 et sa contribution est nulle du coup, ta décomposition en éléments simples est encore valable.

Pour le passage à la limite, deux choses :

1) encore cette histoire d'indéterminée : remplace X par une variable réelle x (faire tendre l'indéterminée vers quelque chose n'a pas de sens)

2) ce n'est pas exactement comme ça que j'envisageais le passage à la limite.

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:28

Ok.

Citation :
si on note J l'ensemble des racines de P


Vi, mais n'est-ce pas la solution de facilité ? Il n'y a donc pas moyen de les connaître exactement ? ^^

1) ok

2)
Citation :
ce n'est pas exactement comme ça que j'envisageais le passage à la limite.


Je dois passer à la limite dans : 3$\rm\Bigsum_{3$k\in J}\fr{P''(x_k)}{(X-x_k)P'(x_k)} ? On tombera sur du P''' non ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:34

Citation :
Vi, mais n'est-ce pas la solution de facilité ?


pas vraiment non, simplement une manière de justifier ce que l'on fait.
Je n'ai fait qu'introduire une nouvelle notation ce dont j'ai parfaitement le droit.

Citation :
Il n'y a donc pas moyen de les connaître exactement ? ^^


a priori, on ne sait absolument rien sur les racines de P, à part le fait qu'elle soient simples.


Pour le passage à la limite : il faut d'abord effectuer une petite manipulation (qui ressemble à ce que tu as fait dans ton message de 20h54).

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:44

Nickel.

Pour la limite, je tente de faire apparaître P(x)...

3$\rm\forall k\in J\,\;\fr{P''(x_k)}{(x-x_k)P'(x_k)}=\fr{P(x).P''(x_k)}{P(x)(x-x_k).P'(x_k)}=\fr{P''(x_k)}{P(x).P'(x_k)}.\fr{P(x)}{x-x_k}

On passe à la limite : 3$\rm \lim_{x\to x_k} \fr{P''(x_k)}{(x-x_k)P'(x_k)}=\fr{P''(x_k)}{P(x_k)} mais le 3$P(x_k)\to0, je me suis planté.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:48

euh non : pour la manipulation, ne pas chercher midi à quatorze heures.

tu as \Large{\frac{P''(x_k)}{(x-x_k)P'(x_k)}} et tu veux avoir \Large{\frac{P''(x_k)}{P'(x_k)}}

Commet faire "disparaitre" le \Large{x-x_k} du dénominateur en utilisant un passage à la limite ?

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:50

en multipliant en haut par \Large{x-x_k} ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:53

Muliplie plutôt par x (k est variable et nous, on veut faire disparaitre tous les \Large{x-x_k} en même temps).

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:55

Ah, je ne vois pas comment en multipliant simplement par x on peut avoir ce que l'on veut

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 21:57

Il faut ensuite faire tendre x vers quelque chose : quoi donc ?

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:01

On fait tendre x vers x_k pour 3$\rm k\in J ... ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:02

non

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:04

Vers x_k+1 ??

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:04

non plus

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:05

ça sera vers un truc qui n'a rien à voir avec les \Large{x_k}

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:08

Alors là, tu me poses une sacrée kholle.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:11

T'as pas envie de faire tendre x vers l'infini, par hasard ?

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:12

>_< J'étais en train de me dire qu'il fallait que la limite soit 1, mais j'ai pas du tout pensé à l'infini...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:14

Du coup, obtiens-tu bien l'égalité attendue ?

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:16

Il faut ajuster le x non ? On a multiplié le numérateur, mais il faut l'ajuster qqpart, peut-être dans le membre \fr{P''(x)}{P(x)} en écrivant \fr{x.P''(x)}{P(x)}.. ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:20

euh c'est-à-dire ?

On a multiplié la somme par x, donc ça revient à multiplier P"/P par x aussi.

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:26

3$\rm%20\fr{P''}{P}=\Bigsum_{x_k\in%20J}\fr{P''(x_k)}{(X-x_k)P'(x_k)}

pour k différent d'un x_k,     3$\rm%20\fr{P''(x)}{P(x)}=\Bigsum_{x_k\in%20J}\fr{P''(x_k)}{(x-x_k)P'(x_k)}

  3$\rm%20\fr{x.P''(x)}{P(x)}=\Bigsum_{x_k\in%20J}\fr{x.P''(x_k)}{(x-x_k)P'(x_k)}

En faisant tendre x vers +\infty, on tombe sur 3$\rm%20\lim_{x\to+\infty} \fr{x.P''(x)}{P(x)}=Card(J).\fr{P''(x_k)}{P'(x_k)}

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:28

Euh ba non...k est une variable muette, les k n'ont plus de sens

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:29

mais k est une variable muette, donc k varie et donc on a la somme des \Large{\frac{P''(x_k)}{P'(x_k)}} pour k variant entre 1 et n (en rajoutant les racines de P qui sont également racines de P").

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:30

posts-croisés !

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:30

3$\rm%20\lim_{x\to+\infty}%20\fr{x.P''(x)}{P(x)}=\Bigsum_{k\in J}\fr{P''(x_k)}{P'(x_k)} est plus juste

Or, P est de degré n, P" de degré n-1, donc P"*x de degré n-1, et la limite vaut 0 ?? Un enthousiasme me gagne doucement là .. :D

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:32

Citation :
Un enthousiasme me gagne doucement là


et tu as bien raison car maintenant tatoubon !

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:32

Citation :
P" de degré n-1


de degré n-2 (faute de frappe, je suppose)

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:35

! Kaiser Président !

Eh bien ... Merci Kaiser En plus j'ai l'impression d'avoir compris, c'est sublime J'ai presque envie d'être demain, pour lui rendre la copie :D


La clââsse : je connais le major de l'agreg

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:35

Tu supposes bien !

Posté par
perroquet
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:37

Bonjour, gui_tou et kaiser.

Je propose une autre solution, utilisant le premier résultat.
On remarque d'abord que le premier résultat reste vrai, même si H n'est pas à racines simples, en notant x_1,\ldots,x_n les racines de H, comptées avec leur ordre de multiplicité.

On note x_1,\ldots,x_n les racines de P et y_1,\ldots ,y_{n-1}  les racines de P' (éventuellement comptées avec leur ordre de multiplicité). On a:

\frac{P''(x_k)}{P'(x_k)}=\displaystyle \sum_{i=1}^{n-1} \frac{1}{x_k-y_i}

Donc:

\displaystyle\sum_{k=1}^n\frac{P''(x_k)}{P'(x_k)}= \sum_{k=1}^n\sum_{i=1}^{n-1} \frac{1}{x_k-y_i}= \sum_{i=1}^{n-1}\sum_{k=1}^n\frac{1}{x_k-y_i}=-\sum_{i=1}^{n-1}\frac{P'(y_i)}{P(y_i)}=0

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:42

Mais je t'en prie !

Citation :
! Kaiser Président !


la politique, très peu pour moi !


Citation :
La clââsse : je connais le major de l'agreg


oula, surtout, te fais pas d'illusions ! (rien n'est moins sûr)

Kaiser

Posté par
gui_tou
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première 02-03-08 à 22:44

Bonsoir perroquet

Je pense que c'est la méthode attendue par mon prof

Vous êtes assez géniaux, j'ai tout compris ...

!! perroquet Premier Ministre !!



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