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EXERCICE sur POLYNOME

Posté par
tome7
18-09-08 à 21:23

Bonojour alors voici l'exercice où je rencontre des difficultées  



On rappelle les deux propriétés suivantes
  * Si P \in \mathbb{R}_n[X] et P est non nul, P_n possède au plus n racines.

  * Si P = a_nX^n + a_{n-1}X^{n-1} + .... + a_1X + a_0  et si P possède n racines \alpha_1, \alpha_2,...., \alpha_n, on a la relation

                                               \alpha_1 + \alpha_2 + .... + \alpha_n = -(a_{n-1}/a_n)


1. a. Montrer que pour tout x \in [0,/2 [, sin(x) x tan(x).

   b. En déduire que     x \in ]0, /2[, Cotan²(x) 1/x² 1 + Cotan²(x)


2. Déterminer un polynôme P_n \in \mathbb{R}_n[X] tel que            \in ]0, /2[, sin((n+1) )/sin^{2n+1}( ) = P_n(Cotan²( )).


3. Expliciter les racines de P_n.

4. En déduire une expression de \sum_{k=1}^n Cotan²(k /2n+1).

5. Déduire de ce qui précède un encadrement de S_n = \sum_{k=1}^n 1/k².
   Quelle est la limite de S_n lorsque n +



Donc 1.a. et b. OK

La 2. Je ne vois carrément pas ce qu'il faut faire.
Merci d'avance pour l'aide

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 19-09-08 à 00:39

Posté par
Ykroxor
Réponse 19-09-08 à 11:04

1)a) Tu peux étudier le comportement des fonctions f et g définies par :

\forall x \in [0;\frac{\pi}{2}, \{{f(x)=x-sin(x) \atop g(x)=tanx(x)-x continues et derivables sur [0;\frac{\pi}{2}.

b) \forall x \in \mathbb{R} \ {k\pi; \k \in \mathbb{N}}, cotan(x)=\frac{cos(x)}{sin(x)}. Utilise la définition et les propriétés de cotan.

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 19-09-08 à 16:37

J'avais déjà réussi 1.a. et 1.b., mais merci comme même hin

Par contre c'est la 2. où je ne vois vraiment pas quoi faire.  

Merci d'avance pour l'aide.  

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 19-09-08 à 21:49

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 01:02

Posté par
amatheur22
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 02:31

Bonsoir,

sin(n+1)x=Imaginaire de (cosx+isinx)^(n+1)
on développe par binôme de Newton puis on détermine Pn.

Posté par
tome7
EXERCICE sur POLYNÔMES (modification) 20-09-08 à 11:45

Bonojour je reposte l'exercice car j'ai fait une erreur de copie de l'énoncé.  



On rappelle les deux propriétés suivantes
  * Si P \in \mathbb{R}_n[X] et P est non nul, P_n possède au plus n racines.

  * Si P = a_nX^n + a_{n-1}X^{n-1} + .... + a_1X + a_0  et si P possède n racines \alpha_1, \alpha_2,...., \alpha_n, on a la relation

                                               \alpha_1 + \alpha_2 + .... + \alpha_n = -(a_{n-1}/a_n)


1. a. Montrer que pour tout x \in [0, /2 [, sin(x) x tan(x).

   b. En déduire que     x \in ]0, /2[, Cotan²(x) 1/x² 1 + Cotan²(x)


2. Déterminer un polynôme P_n \in \mathbb{R}_n[X] tel que   \in ]0, /2[,    sin((2n+1))/sin^{2n+1}( ) = P_n(Cotan²()).


3. Expliciter les racines de P_n.

4. En déduire une expression de \sum_{k=1}^n Cotan²(k /2n+1).

5. Déduire de ce qui précède un encadrement de S_n = \sum_{k=1}^n 1/k².
   Quelle est la limite de S_n lorsque n +



Donc 1.a. et b. OK

La 2. Il faut apparement remarquer que
        
       sin((2n+1)) = Imaginaire de ((cos()+isin())^{2n+1})

Puis on développe avec la formule du binôme de Newton, et c'est là où je bloque :     Je finis par trouver que

       sin((2n+1)) = Imaginaire de (sin^{2n+1}()(cotan()+i)^{2n+1}


Merci d'avance pour l'aide.    

*** message déplacé ***

édit Océane : merci de ne pas poster ton exercice dans des topics différents, les rappels sont pourtant bien visibles.
En postant un petit message dans ton topic, il remonte automatiquement parmi les premiers.

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 13:35

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 16:04

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 20:33

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 21:59

Bonjour, tome7


3$ (cotan(\theta)+i)^{2n+1}= \sum_{k=0}^{2n+1}{2n+1\choose k} i^k (cotan(\theta))^{2n+1-k}
Donc
3$ Im\left( (cotan(\theta)+i)^{2n+1}\right) = \sum_{k=0}^n {2n+1\choose 2k+1}i^{2k}(cotan(\theta))^{2n-2k}=\sum_{k=0}^n(-1)^k {2n+1\choose 2k+1}(cotan(\theta))^{2(n-k)}

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 22:10

Merci perroquet mais à vrai je ne comprends pas du tout ce que tu as mis  
Où est passé le le sin^{2n+1}() dans sin((2n+1)) = Imaginaire de (sin^{2n+1}()(cotan()+i)^{2n+1}

Où est passé l'imaginaire à la deuxième égalité de la 2ème ligne?

Ensuite euh il sort d'où le 2k+1?

Et finalement je ne comprends pas à quoi me sert le dernier résultat...

Désolé de mon incompréhension, mais je te remercie d'avance pour les explications.    

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 22:26

J'ai utilisé ton post de 11h45.

Je réponds dans le désordre à tes trois questions:

On peut sortir le   \sin^{2n+1}\theta de la partie imaginaire, puisque c'est un réel.


Avec mon indication, tu obtiens une expression   de  \frac{\sin((2n+1)\theta)}{\sin^{2n+1}\theta}  en fonction de   cotan\theta


Reprends la première égalité que j'ai écrite dans mon post.
Dans la somme que j'ai écrite, il y a des termes réels (ceux qui correspondent au cas où k est pair) et des termes imaginaires (ceux qui correspondent au cas où k est impair). Je ne garde donc que les termes impairs de la somme et je simplifie sans expliquer pour te forcer à faire les vérifications nécessaires.

Bon courage

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 22:44

MERCI MERCI! J'ai tout compris de ce que tu as mis !

Mais je ne vois pas comment à partir de \Bigsum_{k=0}^n (-1)^k \(2n+1\\2k+1\) (cotan²())^{n-k} on peut déterminer un polynôme ?

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 20-09-08 à 22:59

3$ P=\sum_{k=0}^n (-1)^k {2n+1 \choose 2k+1} X^{n-k}    

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 15:26

OK Merci!!    

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 16:11

Heu, désolé mais en fait je ne comprends pas le i^{2k}    

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 18:11

Heu, désolé mais en fait je ne comprends pas le i^{2k}
Et la question 4.aussi je ne vois pas comment faire.

Merci d'avance!!   

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 18:26

i^{2k}=\frac{i^{2k+1}}{i}    (la partie imaginaire du complexe  a+ib  vaut  \frac{ib}{i} )

Pour la question 4a: les racines de P_n sont   cotan^2\frac{k\pi}{2n+1}  , puisque   P_n\left(cotan^2\frac{k\pi}{2n+1}\right)=\frac{\sin\left((2n+1) \frac{k\pi}{2n+1}\right)}{\sin^{2n+1}\frac{k\pi}{2n+1}}.

On a donc:   3$ P_n(x)= (2n+1)\prod_{k=1}^n\left( x-cotan^2\frac{k\pi}{2n+1}\right)

On écrit ensuite l'égalité des termes de degré   n-1

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 19:21

Euh comment sait-on que (2n+1) est le coefficient domminant?
Et pourquoi doit-on écrire les termes de degré n-1?

Pour la question 4. j'ai compris qu'il faut le coefficient en n-1 et en n mais je ne vois pas comment le trouver.

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 20:52

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 20:59

J'ai donné l'expression du polynôme P_n dans mon post du 20 septembre (22h59).
Cela permet d'obtenir le coefficient dominant et le terme de degré n-1.

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 21:22

Mais qd k=n, on a pour coefficient \(2n+1\\2n+1\)=1 et non (2n+1) non?
et qd k=n-1 le coefficient est \(2n+1\\2n-1\)=(2n+1)(2n)/2

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 21:37

Avec l'expression que j'ai donnée dans mon post du 20 septembre (22h59), le terme de degré n est obtenu pour k=0.

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 22:06

Donc le terme de degré n-1 est obtenu pour k=1??

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 22:13

Oui

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 23:06

Ce qui veut dire que \sum_{k=1}^n Cotan²(k/2n+1) = -((2n+1)(2n)(2n-1)/3)/(2n+1)??

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 23:15

Petites erreurs de calcul. Cette somme vaut    \frac{n(2n-1)}{3}

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 23:38

Je ne comprends pas

\frac{-a_{n-1}}{a_n} = -\frac{\(2n+1\\3\)}{\(2n+1\\1\)}

= \frac{\frac{(2n+1)(2n)(2n-1)}{3}}{2n+1} = \frac{2n(2n-1)}{3}  non?

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 23:39

\frac{-a_{n-1}}{a_n}  = -\frac{\(2n+1\\3\)}{\(2n+1\\1\)}

= -\frac{\frac{(2n+1)(2n)(2n-1)}{3}}{2n+1} = -\frac{2n(2n-1)}{3}  ??

(oublié le - )

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 21-09-08 à 23:53

{2n+1 \choose 3}=\frac{(2n+1)(2n)(2n-1)}{3!}

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 22-09-08 à 00:00

OK!!!

Donc pour la 5. j'y avais réfléchi et j'ai pensé qu'il faut se servir de la 1.b) avec les cotan et tout mais je ne vois pas de lien entre k/(2n+1) et 1/k²  

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 22-09-08 à 00:09

3$ cotan^2\frac{k\pi}{2n+1} \leq \frac{(2n+1)^2}{k^2\pi^2} \leq 1 + cotan^2\frac{k\pi}{2n+1}

On somme de 1 à n:

3$ \frac{n(2n-1)}{3}\leq \frac{(2n+1)^2}{\pi^2}\sum_{k=1}^n\frac{1}{k^2} \leq n + \frac{n(2n-1)}{3}

...

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 22-09-08 à 00:33

d'accord!!!!!

Donc quand n tend vers plus l'infini S_n aussi

Merci Beaucoup!!!

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 22-09-08 à 00:40

Non, S_n ne tend pas vers l'infini.
Encadres soigneusement S_n, à l'aide de l'inégalité que je t'ai donnée, et étudies la limite du terme de droite et du terme de gauche.

Posté par
tome7
re : EXERCICE sur POLYNOME 22-09-08 à 22:25

OK!! Ok!!!!

Merci, j'ai trouvé c'est \frac{pi^2}{6}

Posté par
perroquet
re : EXERCICE sur POLYNOME 22-09-08 à 23:03

Exercice terminé  



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