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Niveau Maths sup
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Complexes et suites

Posté par
Leitoo
02-09-09 à 19:47

Voilà j'ai un exercice dans lequel est donné l'equation f = n*zn - zn-1 - ... - z - 1 = 0

il est demandé de montrer que toutes ses racines complexes sont de modules < 1, sauf une.


Soit z tel que f(z) = 0. Comme -1 est non nul , z est non nul. Ensuite comment montrer que si z est solution sont modules est < 1 ?! je ne vois vraiment pas

Merci de votre aide, je préfèrerais une indication plutot qu'une solution.

Posté par
perroquet
re : Complexes et suites 02-09-09 à 21:09

Bonjour, Leitoo

Suppose par l'absurde que |z|>1 et majores astucieusement

\left|z^{n-1}+...+z+1\right|    (par n|z|^n)

On aboutit à une contradiction

Posté par
Leitoo
re : Complexes et suites 02-09-09 à 21:25

Je vous avoue être un petit peu pommé, surtout fatigué après 7heures d'exercices de maths.

Merci de votre aide.

Posté par
perroquet
re : Complexes et suites 02-09-09 à 21:40

\left|z^{n-1}+...+z+1\right| \leq |z|^{n-1}+...+|z|+1     (inégalité triangulaire)

Or, pour k inférieur ou égal à n et pour |z|>1    |z|^k\leq |z|^n

...

Bon courage

Posté par
Yota
re : Complexes et suites 02-09-09 à 22:13

Je dirais même que l'inégalité est stricte si k<n

Posté par
Leitoo
re : Complexes et suites 03-09-09 à 15:00

Merci Beaucoup pour votre aide. J'ai essayé, mais je n'y arrive pas vraiment.

\left|z^{n-1}+...+z+1\right| \leq |z|^{n-1}+...+|z|+1

Mon inégalité est dans l'autre car l'équation initiale est avec des "-"

Je n'arrive pas a montrer que pour |z|>1 il n'y a pas de solution (sauf une) ...

Posté par
perroquet
re : Complexes et suites 03-09-09 à 15:51

L'équation s'écrit:

nz^n=z^{n-1}+\ldots +z+1

Comme tu le constates, il n'y a plus de signe -. Et il est facile de montrer que cette égalité est impossible lorsque   |z|>1   , avec l'indication que j'ai donnée.

Pour  |z|=1, c'est un petit peu plus compliqué

Posté par
Leitoo
re : Complexes et suites 03-09-09 à 16:20

Merci de ton aide.

|nz^n|=|z^{n-1}+\ldots +z+1|
|nz^n|\leq|z|^{n-1}+\ldots +|z|+|1|

Et pour tout k < n on a 1 < |z|k < |z|n
d'ou n < n|z|k < n|z|n

Posté par
perroquet
re : Complexes et suites 03-09-09 à 16:26

Dans le cas |z|>1, on aurait donc:
|nz^n|\ =\ \left|z^{n-1}+\ldots+z+1\right|\ \leq\ |z|^{n-1}+\ldots+|z|+1\ <\ n|z|^n
On aurait donc:
|nz^n|<n|z|^n
Ce qui est impossible

Posté par
Leitoo
re : Complexes et suites 03-09-09 à 16:31

Oui merci beaucoup. Ensuite pour montrer celle qui n'est pas de module < 1 comment peut-on procéder ?

Je suppose que c'est pour |z|=1 et n = 1.

Posté par
perroquet
re : Complexes et suites 03-09-09 à 16:40

La racine qui n'est pas de module <1 est exactement    z=1  (il est facile de vérifier que z=1 est solution de l'équation).

Il reste à montrer que l'équation n'admet pas de racine de module 1, différente de 1.
Et, ici, si z était de module égal à 1, distinct de 1, on aurait:
|nz^n|=|z^{n-1}+\ldots+z+1| < |z|^{n-1}+\ldots+|z|+1 =n
On aurait donc   n < n   ...

Posté par
Leitoo
re : Complexes et suites 03-09-09 à 17:32

il y a contradiction et la question est terminée.

Merci de ton aide Perroquet. =)

Je dois ensuite montrer que les racines sont simples. Dois essayer de le factoriser, ou supposer qu'il existe des racines doubles et montrer qu'elles sont disctinctes ?

Posté par
perroquet
re : Complexes et suites 03-09-09 à 18:57

L'équation s'écrit:

3$ nx^n=\frac{x^n-1}{x-1}

Elle peut donc s'écrire:
Q_n(x)=nx^{n+1}-(n+1)x^n+1=0

Les racines multiples de Q_n sont les x tels que
Q_n(x)=Q'_n(x)=0
On trouve   x=1
1 est racine multiple de Q_n, mais seulement racine simple de P_n.

Donc, toutes les racines de P_n sont simples

Posté par
Leitoo
re : Complexes et suites 03-09-09 à 19:17

Merci pour ton aide, c'est vraiment sympa.

Simplement je n'ai pas vu en cours comment montrer que des racines sont simples, j'ai un peu chercher sur internet, mais je n'ai pas trouvé grand chose.

"Les racines multiples de Q_n sont les x tels que
Q_n(x)=Q'_n(x)=0"

Pour montrer que des racines sont multiples il faut trouver les x tel que Q_n(x) = Q'_n(x)

N'aurais tu pas une explication brève sur les racines simple. Merci beaucoup

Posté par
perroquet
re : Complexes et suites 03-09-09 à 19:37

a est une racine simple de P si et seulement si   P(a)=0 et P'(a)\neq 0
a est une racine multiple de P si et seulement si  P(a)=P'(a)=0



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