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Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première


maths supPolynômes : dérivée seconde/ dérivée première

#msg1702207 Posté le 02-03-08 à 19:18
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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 ?
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702253 Posté le 02-03-08 à 19:27
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702305 Posté le 02-03-08 à 19:39
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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' ? )
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702315 Posté le 02-03-08 à 19:42
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702325 Posté le 02-03-08 à 19:44
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702328 Posté le 02-03-08 à 19:45
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

OK.

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702335 Posté le 02-03-08 à 19:46
Posté par Profilgui_tou gui_tou

(Je me demande comment tu fais pour répondre aussi vite...)
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702339 Posté le 02-03-08 à 19:48
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

euh..c'est-à-dire ?

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702432 Posté le 02-03-08 à 20:11
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702444 Posté le 02-03-08 à 20:14
Posté par Profilgui_tou gui_tou

pardon, au lieu de 3$C_y, lire : 3$C_{ij
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702451 Posté le 02-03-08 à 20:15
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702531 Posté le 02-03-08 à 20:37
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702543 Posté le 02-03-08 à 20:39
Posté par Profilgui_tou gui_tou

et pour tout X différent des x_k dans la dernière formule !!
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702594 Posté le 02-03-08 à 20:48
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702600 Posté le 02-03-08 à 20:49
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702622 Posté le 02-03-08 à 20:54
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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 ?
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702624 Posté le 02-03-08 à 20:54
Posté par Profilgui_tou gui_tou

Bon appétit !
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702715 Posté le 02-03-08 à 21:21
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702738 Posté le 02-03-08 à 21:28
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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 ?
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702755 Posté le 02-03-08 à 21:34
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702782 Posté le 02-03-08 à 21:44
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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.
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702796 Posté le 02-03-08 à 21:48
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702799 Posté le 02-03-08 à 21:50
Posté par Profilgui_tou gui_tou

en multipliant en haut par \Large{x-x_k} ?
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702808 Posté le 02-03-08 à 21:53
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702816 Posté le 02-03-08 à 21:55
Posté par Profilgui_tou gui_tou

Ah, je ne vois pas comment en multipliant simplement par x on peut avoir ce que l'on veut
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702820 Posté le 02-03-08 à 21:57
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702835 Posté le 02-03-08 à 22:01
Posté par Profilgui_tou gui_tou

On fait tendre x vers x_k pour 3$\rm k\in J ... ?
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702837 Posté le 02-03-08 à 22:02
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

non

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702840 Posté le 02-03-08 à 22:04
Posté par Profilgui_tou gui_tou

Vers x_k+1 ??

re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702841 Posté le 02-03-08 à 22:04
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

non plus

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702844 Posté le 02-03-08 à 22:05
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702857 Posté le 02-03-08 à 22:08
Posté par Profilgui_tou gui_tou

Alors là, tu me poses une sacrée kholle.
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702861 Posté le 02-03-08 à 22:11
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702865 Posté le 02-03-08 à 22:12
Posté par Profilgui_tou gui_tou

>_< 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...
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702875 Posté le 02-03-08 à 22:14
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702889 Posté le 02-03-08 à 22:16
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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)}.. ?
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702909 Posté le 02-03-08 à 22:20
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

euh c'est-à-dire ?

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

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702935 Posté le 02-03-08 à 22:26
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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)}
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702944 Posté le 02-03-08 à 22:28
Posté par Profilgui_tou gui_tou

Euh ba non...k est une variable muette, les k n'ont plus de sens
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702950 Posté le 02-03-08 à 22:29
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702953 Posté le 02-03-08 à 22:30
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

posts-croisés !

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702958 Posté le 02-03-08 à 22:30
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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 ..
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702967 Posté le 02-03-08 à 22:32
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Citation :
Un enthousiasme me gagne doucement là


et tu as bien raison car maintenant tatoubon !

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702971 Posté le 02-03-08 à 22:32
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

Citation :
P" de degré n-1


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

Kaiser
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702981 Posté le 02-03-08 à 22:35
Posté par Profilgui_tou gui_tou

! 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


La clââsse : je connais le major de l'agreg
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702983 Posté le 02-03-08 à 22:35
Posté par Profilgui_tou gui_tou

Tu supposes bien !
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1702995 Posté le 02-03-08 à 22:37
Posté par Profilperroquet perroquet

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1703023 Posté le 02-03-08 à 22:42
Posté par Profilkaiser kaiser Moderateur

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
re : Polynômes : dérivée seconde/ dérivée première#msg1703029 Posté le 02-03-08 à 22:44
Posté par Profilgui_tou gui_tou

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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