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Niveau Maths sup
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Polynômes de Tchebichev.

Posté par
casiopée
17-07-08 à 10:25

Bonjour à tous,
Je sèche sur un exercice concernant les polynômes de Tchebichev.
Ils sont définis de la manière suivante  : i)P_{0} =1,ii)P_{1} =X et iii)P_{n+2} =2X.P_{n+1}-P_{n}.
Je sais que P_{n}est de degré n de coefficient dominant 2^{(n-1)}, que si n est pair P l'est aussi, si n est impair P l'est aussi.P_{n}(1) =1,P_{n}(-1) =(-1)^n, P_{2n}(0)=(-1)^n,P_{2n+1}(0)=0.

On me demande de calculer P_{n}(x)pour tout n
iii) me fait penser à une équation caractéristique, mais je ne sais pas comment continuer.
J'ai aussi pensé à dériver iii), mais cela ne m'aide pas plus.
Quelqu'un aurait-il une idée ?

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:32

Salut

Essaie de prouver par récurrence que P_n(x)=Arccos(cos(nx)) ce qui revient à : P_n(cos(x))=cos(nx)

Posté par
casiopée
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:36

Pas de problème, je l'ai fait c'est la première question de la partie suivante, je ne pense donc pas que c'est la réponse attendue ici.
La question est la dernière de la partie et je pense qu'il faut utiliser ce qui précède mais je ne vois pas comment. J'ai oublié, l'énoncé propose d'utiliser iii). Cela t'inspire-t-il ?

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:40

Ah ok je comprends !

Tu peux conclure sur les racines des polynômes de Tchebychev?

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:43

Une petite faute que j'ai dit dans mon premier message, P_n=cos(nArccos(x))

Posté par
casiopée
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:45

Je ne pense pas non plus, dans la deuxième partie on me demande toutes les racines de Pn.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:50

Donc je pense que t'as montré que les racines de Pn sont exactement les 3$\rm x_k=\cos \(\frac{2k+1}{2n}\pi\). Pn est un polynôme de degré n, on a trouvé son coefficient dominant et ses  racines alors on peut écrire:

3$\rm P_n(x)=2^{n-1}\Bigprod_{k=0}^{n-1}\(x-\cos \(\frac{2k+1}{2n}\pi\)\)

Posté par
casiopée
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:54

C'est ce que je suis entrain d'essayer de montrer. Faut-il utiliser les polynômes d'interpolation de Lagrange ?

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:56

POurquoi??

Si P est un polynôme de degré n et tu as ses n racines x_k et tu connais son coefficient dominant a, alors tu peux mettre P sous la forme a * PROD (X-racines) non?

Posté par
casiopée
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 10:59

Oui, oui; mais ma question était pour trouver les racines

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 11:02

Tu m'as dit que tu les as trouvées non?

Sinon vérifie que Pn(x_k)=0

Posté par
casiopée
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 11:16

Non, j'ai dit :" je suis entrain d'essayer de montrer ".
A propos des racines : je pense que tes Xksont pour k variant de 0 à n-1, moi j'ai trouvé l'équivalent : Xk=k/(2n) avec k variant de 1 à 2n-1. Le problème est que j'ai 2n-1 racines pour un polynôme non nul de degré n. Où est mon erreur ?

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 11:18

non k varie bien de 0 à n-1

Posté par
casiopée
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 11:23

Il y a une erreur dans mon précédent message, il faut lire  Xk=cos (k/(2n)).
Pourquoi au numérateur as-tu 2k-1 et non k

Posté par
casiopée
re : Polynômes de Tchebichev. 17-07-08 à 11:58

Autant pour moi, la question est stupide, il suffit de résoudre cos(n=0.

Et que donne ma tout première question ? ( sans utiliser une autre définition des polynômes que celle par récurrence)

Posté par
lafol Moderateur
re : Polynômes de Tchebichev. 24-07-08 à 18:37

Bonjour
je reprends ton idée d'équation caractéristique : on a une récurrence linéaire à deux rangs, équation caractéristique Q² -2XQ +1 = 0, qui a comme solutions Q(X) = X\pm \sqrt{X^2-1}, donc Pn(X) = a(X+\sqrt{X^2-1})^n + b(X-\sqrt{X^2-1})^n

tu écris ça avec n = 0 et n = 1 pour trouver a et b :

1 = a + b
X = (a+b)X +(a-b)\sqrt{X^2-1} d'où compte tenu de la précédente, a-b = 0, donc a= b = 1/2

d'où pour tout n : 2P_n(X)=(X+\sqrt{X^2-1})^n +(X-\sqrt{X^2-1})^n (sisi, ce sont des polynômes )



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