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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Ensemble des zéros d'un polynôme à plusieurs indéterminées

Posté par
Kernelpanic
22-05-20 à 17:38

Bonsoir,

j'ai un exercice de topologie sur lequel je sèche complétement. Le voici :

"Soit P \in \R[X_1, X_2] \backslash \{0\}.
Montrer que l'ensemble Z(P) = \{x \in \R^2 ~;~ P(x) = 0\} est d'intérieur vide."

J'ai déjà traité le cas où l'on se ramène à une indéterminée en constatant que cet ensemble est la réunion d'un nombre fini de droites parallèles à l'axe des abscisses ou des ordonnées, mais après... On m'a conseillé de faire une récurrence sur le degré et d'utiliser les dérivées partielles, mais je vois pas comment faire même avec ça... Auriez-vous une piste ? Merci.

Posté par
GBZM
re : Ensemble des zéros d'un polynôme à plusieurs indéterminées 22-05-20 à 18:09

Non, moi je ferai une récurrence sur le nombre de variables. (Ici il y en a deux, ça va aller vite).

On écrit P=p_0(X_1)X_2^d+\cdots+p_d(X_1)
Suppose que P s'annule sur le pavé \left]a,b\right[ \times \left]c,d\right[.
Soit x \in \left]a,b\right[. Que peux-tu dire du polynôme P(x,X_2) ?
Ensuite, que peux tu dire des polynômes p_k(X_1) ? (ici on utilise l'hypothèse de récurrence )

Tu peux voir que cette démonstration se généralise à un nombre quelconque n de variables. Et que l'hypothèse "intérieur de l'ensemble des zéros non vide" peut être affaiblie en "s'annule sur  A_1\times \cdots\times A_n où chaque A_i est infini".

Posté par
Kernelpanic
re : Ensemble des zéros d'un polynôme à plusieurs indéterminées 22-05-20 à 18:20

Oh je vois (enfin je crois) !

Si x est fixé, le polynôme P(x,X2) admet une infinité de racines (par exemple ]c,d[ est inclus dans l'ensemble de celles-ci). Comme c'est un polynôme à une variable, cela implique qu'il est identiquement nul. Il suit que les pk(x) sont tous nuls, et en particulier comme c'est vrai pour tout x dans ]a,b[, l'intérieur de l'ensemble des zéros de ces derniers est non vide.

Ai-je bon, ou quelque chose est douteux ? En tout cas si c'est ça, je vois en effet comment généraliser à un plus grand nombre de variables

Posté par
Kernelpanic
re : Ensemble des zéros d'un polynôme à plusieurs indéterminées 22-05-20 à 18:22

Je me suis embrouillé, j'ai oublié la récurrence en chemin. Bien sûr ensuite il faut l'utiliser, et dire que c'est absurde (car on suppose P non identiquement nul).

Posté par
GBZM
re : Ensemble des zéros d'un polynôme à plusieurs indéterminées 22-05-20 à 18:27

L'hypothèse de récurrence, c'est quand tu dis qu'un polynôme avec une variable de moins dont l'intérieur de l'ensemble des zéros est non vide est le polynôme nul.
C'est bien l'idée. Et sous la forme que j'ai donnée, pas de topologie, ça marche pour n'importe quel corps (ça demande bien sûr qu'on puisse trouver des parties infinies dedans !).

Posté par
Kernelpanic
re : Ensemble des zéros d'un polynôme à plusieurs indéterminées 22-05-20 à 18:28

D'accord, super, merci énormément GBZM ; tout est toujours simple avec toi j'ai l'impression ! Je vais mettre ça en forme tranquillement.

Bonne soirée

Posté par
GBZM
re : Ensemble des zéros d'un polynôme à plusieurs indéterminées 22-05-20 à 18:35

Avec plaisir.
Tu sais, c'est une démonstration tout à fait classique - et c'est vrai qu'elle est simple !



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