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Equation de degré 4 dans C

Posté par
Miguel78
11-11-22 à 20:12

Bonjour, je trouve quelques problèmes dans cette exercice:

P est le polynôme défini sur C par P(z)= z^4+z^3+6z^2+z+5

1) Calculer P(i)
2) En déduire une factorisation de P
3) On appelle Q le polynôme de degré 3 obtenu dans la factorisation de la question 2. Montrer que -i est racine de Q, et en déduire une factorisation de Q.
4) En déduire une nouvelle factorisation de P, puis déterminer l'ensemble des racines de P.

Voici ce que j'ai fait:
1) P(i)=0
2) P(z)=z(z^3+z^2+6z+1)+5
3) Je ne comprend pas de quel Q parle l'énoncé . Si quelqu'un peut m'éclairer de quel polynôme de degré 3 il s'agit dans ce contexte, car il y'a aussi (z+i)Q(z)    

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 20:21

Bonsoir  
Vous avez montré que P(\text{i})=0

Par conséquent, le polynôme est factorisable par z-\text{i} et non z.

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 20:31

On a donc P(z)= (z-i) Q(z)

Soit Q(z) un polynôme de degré 3 alors:
P(z)=(z-i)(az^3+bz^2+cz+d)

Q(z)=(az^3+bz^2+cz+d) ?

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 20:35

Exactement, vous avez récupéré le polynôme Q, mais il faudra déterminer a, b, c et d.

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 20:48

Je trouve p(z)= az^4+z^3(b-ai)+z^2(c-bi)+z(d-ci)-di.

Par identification:
a=1
b-ai=1
c-bi=6
d-ci=1
-di=5

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 20:53

Que valent a, b, c et d ?

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 20:59

a=1
b=1+i
c=5+i
d=5i

Je trouve

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 21:05

Oui, mais il faudrait vérifier la dernière égalité.  
Vous avez 5 équations, mais seulement 4 inconnues.

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 21:10

Lorsque je vérifie la dernière égalité je trouve quelque chose d'incohérent avec ce que j'ai trouvé pour d. Comment faire s'il vous plaît ?

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 21:12

Ah bah si, -di x(i)=5x(i)
d=5i

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 21:17

Non, c'est bien cohérent

   Dans la dernière, on trouve bien 5 \text{i}.

On multiplie les deux membres par \text{i}.

En reportant dans la quatrième,

 5\text{i}-\text{i}(5+\text{i})=5\text{i}-5\text{i}-(\text{i})^2=+1.

Elle est bien vérifiée.

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 21:30

Et donc Q(z)= z^3+((1+i)z)^2+((5+i)z)+5i?

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 21:32

Lorsque je remplace par -i je trouve pas 0..
Je comprends pas

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 21:51

Q(-\text{i})=(-\text{i})^3+(1+\text{i})(-\text{i})^2+(5+\text{i})(-\text{i})+5 \text{i}

 Q(-\text{i}) =\text{i}-1-\text{i}-5\text{i}+1+5\text{i}=0

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 22:10

Ok, mais je ne comprends pas comment (1+i)(-i)^2=-1-i

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 22:13

(-\text{i})^2=(\text{i})^2=-1


(-a)^2=a^2

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 22:31

D'accord, et pour la question 4 je comprends pas, j'ai trouvé que z^3+(1+i)z^2+(5+i)z+5i=az^3+z^2(b+ai)+z(c+bi)+ci

C'est là factorisation de Q. Je suis perdue :v

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 22:42

Q(z)=(z+i)(az^2+bz+c)

On refait la même chose

 Q(z)=az^3+(b+ia)z^2+(c+ib)z+ci

\begin{cases}a=1\\b+ia= 1+i\\c+ib=5+i\\ci=5i\end{cases}

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 22:55

Oui, mais dans la question 4 on demande une factorisation de P, celle que vous aviez écrit est celle de Q(z) non? C'est pas la même chose du coup?

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 23:03

On a au départ P(z)=(z-i)Q(z),  maintenant si vous avez

Q(z)=(x+i)(az^2+bz+c)

on a donc P(z)=(z-i)(z+i)(az^2+bz+c)

On a bien une factorisation de P. Il reste aussi à factoriser le trinôme du second degré.

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 23:31

Merci pour votre aide, bonne soirée. Tout a été compris comme de l'eau de roche

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 23:40

P(z)=(z-i)(z+i)(z^2+z+5)

De rien
Bonne fin de soirée  ou bonne nuit

Posté par
Miguel78
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 23:41

J'ai trouvé 3 solution : i ; -1-i x racine 19/2 et -1+i x racine 19/2

Posté par
Pirho
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 23:42

Bonsoir,

puisque tu as terminé, je me permets de donner une autre méthode, mais elle n'était pas demandée.

On utilise uniquement la factorisation (mais cette méthode n'est pas aussi générale que celle que tu as utilisée)

P(z)=z^4+z^3+5z^2+z^2+z+5

en factorisant on peut écrire

P(z)=z^2(z^2+1)+z(z^2+1)+5(z^2+1)

P(z)=(z^2+1) (z^2+z+5) qui peut s'écrire

P(z)=(z^2-i^2)[(z+\dfrac{1}{2})^2-\dfrac{19}{4}i^2]

il reste à factoriser 2 expressions de la forme a^2-b^2

Posté par
hekla
re : Equation de degré 4 dans C 11-11-22 à 23:55

Degré 4 donc 4 racines   pour le polynôme.

Vous en aviez déjà 2 :  i et -i et vous ajoutez les 2 autres \dfrac{-1\pm i\sqrt{19}}{2}



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