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Niveau Maths sup
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unicité polynôme

Posté par
fanfan1480
03-11-08 à 19:20

Voilà j'ai un problème en 2 parties,

J'ai réussi la 2e partie car elle pouvait se faire sans réussir la 1ère étant donné que les résultats étaient donnés dans la partie 1.

Je bloque sur la partie 1 et je ne vois pas du tout comment démarrer.

Voici le sujet:

Dans tout le problème, n désigne un entier supérieur ou égal à 2.
On considère une fonction réelle de classe C sur [-1,1], et on note I(f) l'intégrale:-11f(x)dx.
Enfin, a1, a2,..., an désignent n réels 2 à 2 distincts de [-1,1], et on note An le polynôme:
An=(X-ai) (pour i variant de 1 à n)

L'objet de ce problème est l'approximation de I(f) par des intégrales de fonctions polynomiales.

Partie 1

Dans cette partie, on va proposer comme valeur approchée de I(f) la valeur de l'intégrale obtenue en remplaçant la fonction f par la fonction polynomiale de degré inférieur ou égal à n-1, introduite ci-dessous, qui coïncide avec f sur chacun des points ai.

Pour tout entier i de {1,2,...,n} on note Li le polynôme: Li=(X-ak) (pour k(1,2,...,n) ki)

Par exemple si n=3, a1=-1, a2=0, et a3=1, alors: L1=X(X-1), L2=(X-1)(X+1), L3=X(X+1)

1) a) Vérifier que, pour tous entiers i et j de {1,2,...,n}, le réel Li(aj) est nul lorsque i est différent de j, et est non nul lorsque i est égal à j.

b) Montrer qu'il existe un unique polynôme, que l'on note Pf, de degré inférieur ou égal à n-1, tel que, pour tout entier j de {1,2,...,n}, on a l'égalité Pf(aj)=f(aj), et que ce polynôme est donné par la formule:
Pf= (f(ai)/Li(ai))xLi (pour i variant de 1 à n)

Pour le a) j'ai Li(aj) = (aj-ak)
quand i=j:
on a ik dc jk
Donc pour tout k,j on a ajak
Donc aj-ak0
Et Li(aj)0

Quand ij
On a j=k
Dc aj-ak=0
Soit Li(aj)=0

Je pense avoir a peu près bon mais pour le b je bloque complètement je ne vois pas comment partir.
Donc si vous pourriez me mettre sur une piste ce serait vraiment très gentil.

Merci d'avance.

Posté par
tringlarido
re : unicité polynôme 03-11-08 à 20:36

La plus jolie façon de le faire est d'utiliser les espaces vectoriels. Tu as déjà vue cette notion ou pas encore ?

Posté par
fanfan1480
re : unicité polynôme 03-11-08 à 20:48

Non je n'est pas vu les espaces vectoriels.

Mes derniers cours portent sur les applications surjectives, injectives et bijectives.

Peut-on essayer de résoudre le problème par cette voie?

Posté par
tringlarido
re : unicité polynôme 03-11-08 à 20:54

Oui bien sur... c'est précisément ce que tu dois faire. La théorie des espaces vectoriels permet juste d'aller plus vite dans les raisonnements.

On pose :
  E = "polynômes de degré inférieur ou égal à n-1"

Et on considère l'application :

 \\ \Phi : E \rightarrow \mathbb{R}^N \\
 \\

définie par

 \\ \Phi(P) = (P(a_1),P(a_2),\ldots,P(a_n))
 \\

Dire qu'il existe un unique polynôme dans E vérifiant  P(a_i) = f(a_i) revient à dire que  \Phi est une bijection.

Commence par montrer que c'est une injection. Puis une surjection.

Posté par
fanfan1480
re : unicité polynôme 03-11-08 à 22:21

%20\Phi est strictement linéaire donc tout élément de l'ensemble d'arrivée admet au moins un antécédent par f
%20\Phi est donc surjective.

Reste à montrer qu'elle est injective

Soient P1, P2 E tel que,
%20\Phi(P1)=%20\Phi(P2)
Soit (P1(a1),...,P1(an))=(P2(a1),...,P2(an))
P1(a1)=P2(a1)
       .           .
       .           .
       .           .
      P1(an)=P2(an)

On a alors P1=P2
%20\Phiest injective.

Est-ce correct?

Posté par
tringlarido
re : unicité polynôme 03-11-08 à 22:57

Je ne comprends rien du tout à ton raisonnement. Et il manque les arguments qui font que la conclusion est vraie !

Que veut dire "strictement linéaire" ?
Pourquoi

 \\  P_1(a_1) = P_2(a_1)
 \\  P_1(a_2) = P_2(a_2)
 \\  \vdots \vdots
 \\  P_1(a_n) = P_2(a_n)
 \\
implique t'il  P_1 = P_2 ?



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