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Niveau Maths sup
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decomposition

Posté par jacko78 (invité) 21-04-05 à 19:37

Bonjour, je rame toujours sur la decomposition en elements simples, est ce que quelqu'un pourrait m'aider sur ces exos j'ai du mal a assimiler le cours et les formules assez lourdes la dessus...

Décomposer en éléments simples dans \mathbb{C}(X) les fractions rationnelles suivantes :

1) \frac{X^5}{X^3-4X^2+5X-2}

2) \frac{P '}{P} avec P polynome n'ayant que des racines simples

Effectuer la decomposition en éléments simples dans \mathbb{R}(X) les fractions rationnelles suivantes :

3) \frac{X+2}{X^3-1}

4) \frac{X^5-X}{(X-2)^3(X+2)^2}

5) \frac{X^2}{(X-1)^2(X^2+X+1)}

Merci a tous ceux qui pourront me venir en aide

Posté par jayrhum (invité)re : decomposition 22-04-05 à 01:06

Salut,

1) Décomposition dans \mathbb{C}(X) de:
\frac{X^5}{X^3-4X^2+5X-2}

Ici, le degré du polynôme au numérateur est supérieur au dégré du polynôme du dénominateur premier réflexe: on effectue une division euclidienne.

Je te laisse la faire...

Quelques secondes plus tard (je sais que tu es rapide ), on arrive donc à:

\frac{X^5}{X^3-4X^2+5X-2} = X^2+4X+11+\frac{26X^2-47X+22}{X^3-4X^2+5X-2}

On va alors effectuer la décomposition en éléments simples de \frac{26X^2-47X+22}{X^3-4X^2+5X-2}

Etude du polynôme du dénominateur:

Il se trouve qu'ici les racines sont faciles à trouver et l'on a:
X^3-4X^2+5X-2 = (X-2)(X-1)^2

La décomposition en éléments de \frac{26X^2-47X+22}{X^3-4X^2+5X-2} va donc être de la forme \frac{a}{X-2}+\frac{b}{X-1}+\frac{c}{(X-1)^2}

On écrit:

\frac{26X^2-47X+22}{(X-2)(X-1)^2} = \frac{a}{X-2}+\frac{b}{X-1}+\frac{c}{(X-1)^2} (*)

Déterminons la constante a:

- On multiplie chaque membre de l'équation (*) par (X-2), on a alors:

\frac{26X^2-47X+22}{(X-1)^2} = a+\frac{b(X-2)}{X-1}+\frac{c(X-2)}{(X-1)^2}

- On assigne à X la valeur 2, on obtient:

a = \frac{26\times 4 - 47\times 2 +22}{1} = 32

\red \fbox{a=32}


On détermine la constante c par le même processus: on multiplie les deux membres de l'équation (*) par (X-1)^2 puis l'on assigne à X la valeur 1.

(je te laisse t'entraîner...)

On obtient \red \fbox{c=-1}

A partir de là, on a donc:

\frac{26X^2-47X+22}{(X-2)(X-1)^2} = \frac{32}{X-2}+\frac{b}{X-1}-\frac{1}{(X-1)^2}

Pour déterminer b, on peut par exemple assigner à X la valeur 0 (ou n'importe quelle autre... mais 0 permet une simplication rapide des calculs)

Ces dits calculs donnent: \red \fbox{b=-6}


D'où, en conclusion, \fbox{\frac{X^5}{X^3-4X^2+5X-2} = X^2+4X+11+\frac{32}{X-2}-\frac{6}{X-1}-\frac{1}{(X-1)^2}}

Bon courage.

Posté par jayrhum (invité)re : decomposition 22-04-05 à 01:25

Salut, (on s'est déjà rencontré non? )

Pour la décomposition dans \mathbb{C} de \frac{P'}{P} sachant que le polynôme P n'a que des racines simples.

On va donc supposer que P est un polynôme de degré n et que les k (k=1,...,n) sont les racines de P.

On écrit alors:

P = \beta \prod_{k=1}^n (X-\alpha_k)

Que vaut P' ici? Et bien tu vas vite te rendre compte que:

P' = P\times \sum_{k=1}^n \frac{1}{(X-\alpha_k)} (je te laisse bricoler, y'a rien de bien méchant...)

D'où \fbox {\frac{P'}{P}= \sum_{k=1}^n \frac{1}{(X-\alpha_k)}} où les k (k=1,...,n) sont les racines de P.

Posté par jayrhum (invité)re : decomposition 22-04-05 à 01:50

Dans le poste précédent, il faut bien entendu lire décompostion dans\mathbb{C}(X) et non dans \mathbb{C}


3) Décomposition dans \mathbb{R}(X) de:

\frac{X+2}{X^3-1}

X^3-1 = (X-1)(X^2+X+1). La décomposition de \frac{X+2}{X^3-1} dans \mathbb{R}(X) va donc être de la forme:

\frac{X+2}{(X-1)(X^2+X+1)}=\frac{a}{X-1}+\frac{bX+c}{X^2+X+1} (*)

Pour déterminer a, multiplication des deux membres de (*) par (X-1) puis l'on assigne à X la valeur 1.

\fbox{a=1}

Pour déterminer c, on assigne à X la valeur 0 et l'on obtient:

\fbox{c=-1}

Pour déterminer b, on assigne à X une autre valeur quelconque; disons -1 par commodité de calculs... on obtient b=c. D'où \fbox{b=-1}

\fbox{\frac{X+2}{X^3-1}=\frac{1}{X-1}-\frac{X+1}{X^2+X+1}}

Bon et là je me rends compte qu'il grand temps de faire dodo... Donc je te souhaite bon courage.

Tu auras sans doute doute remarqué que j'utilise beaucoup l'assignation de valeurs à X pour déterminer les constantes alors que l'on pourrait très bien procéder par identification des coefficients. Mais bon, selon moi, l'assignation rend les calculs plus aisés et minimisent donc le risque de faire des erreurs de calculs.

J'essaye de repasser bientôt voir comment ca roule pour toi (notamment si tu réussis à faire les deux dernières) Mais bon je me fais pas trop de souci, une fois que t'as pris le pli, y'a rien de bien sorcier...

Bonne chance.



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