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Niveau Maths sup
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Polynomes

Posté par jacko78 (invité) 13-01-05 à 18:49

Bjr je suis en maths sup a saint germain j'ai un exercice de polynomes a faire dont voila l'énoncé :

On associe a tout polynome P a coefficients reels le polynome L(P) défini par: L(P) = -X*P'' + (X-1)*P'

1) Soit E l'espace vectoriel des polynomes a coefficients reels de degré inferieur ou égal a 3. Montrer que L est un endomorphisme de E.

2) Déterminer le noyau de L, puis son image. On donnera ces ensembles sous la forme de sous-espaces vectoriels engendrés par une partie de E.

3) Déterminer une suite de polynomes unitaires de degré k (P[k]) 0<ou=k<ou=3 telle que :
pour tout 0<ou=k<ou=3    L(P[k]) = k*P[k]
(# la notation P[k] signifie P indice k dslé)
  Montrer que tout polynome de E s'écrit de facon unique sous la forme:
P = (somme de k=0 a 3) de a[k]P[k]   avec a[k] appartenant a R

4) On s'interesse maintenant a la recherche de solutions polynomiales P de l'équation :
L(P) - µP = Q avec µ de R et Q de E fixés (*)

a) On décompose Q=a[0]P[0]+a[1]P[1]+a[2]P[2]+a[3]P[3] et on recherche P sous la forme P=b[0]P[0]+b[1]P[1]+b[2]P[2]+b[3]P[3]. Etablir les relations entre les coefficients
(a[k]) et (b[k])  pour 0<ou=k<ou=3

b) Montrer que si µ n'appartient pas a {0,1,2,3}, il existe une solution unique pour tout Q et donner son développement comme combinaison linéaire des P[k] et en fonction de (a[k]) pour 0<ou=k<ou=3.

c)Si µ appartient a {0,1,2,3}, quelle condition doit vérifier Q pour qu'il existe une solution ? Déterminer alors toutes les solutions de (*) par leur ecriture en fonction des P[k].

d) On prend µ=2 et Q=-28 + 118X - 63X^2 + 7X^3
Montrer qu'il existe une unique solution P de l'équation (*) telle que P(0)=0. Déterminer cette solution sous la forme : b[0]P[0]+b[1]P[1]+b[2]P[2]+b[3]P[3].

5) Montrer que P3 possède 3 racines distinctes dans l'intervalle ]0,+infini[, dont une dans l'intervalle ]0,1[ et une dans l'intervalle ]3,+infini[.


Voila voila...
1) pas de probleme
2) Ker(L)=Vect(1)
   Pour Im(L) je trouve des conditions sur les coeff mais je n'arrive pas a mettre sous la forme demandée.
3) J'ai calculé P[0], P[1],P[2] et P[3] mais je ne comprend pas ce qui est demandé.
4)a) j'ai 4 equations entre les a[k], b[k] et µ mais je ne sais pas si cela suffit elles sont assez longues...
b) c) d) pas reussi
5) non plus...

Merci d'avance pour l'aide

Posté par jacko78 (invité)re : Polynomes 13-01-05 à 20:28

svp il me faut vraiment de l'aide je rame grave... Merci

Posté par
franz
re : Polynomes 13-01-05 à 21:25

2/


\large \array{ccc$L(1 ) & = & 0 \\ L(X) & = & X-1 \\ L(X^2) & = & 2X(X-2) \\ L(X^3) & = & 3X^2(X-3)}

{\mathcal I}m(L) = Vect(X-1,2X(X-2),3X^2(X-3))

3/
\array{lcl$ L(1)=0 & \Longrightarrow & \large P_0=1 \\ \normal L(X-1)= L(X)-L(1) = X-1 & \Longrightarrow & \large P_1=X-1}

On cherche P_2 unitaire de degré 2 tel que L(P_2)=2P_2
Ecrivons P_2 sous la forme P_2=\frac 1 2 (2X(X-2)+a(X-1)+b)

\array{L(2 P_2)= L(2X(X-2)+a(X-1)+b) & = & 2 L(X^2)+(-4+a)L(X) +(b-a)L(1) \\ & = & 2(2X(X-2)) + (a-4)(X-1) \\ \vspace{5} \\= 2 L(P_2)= 4 P_2 & = & 2(2X(X-2)+a(X-1)+b) \\ & = & 2(2X(X-2)) +2a(X-1)+2b

Donc \{ \array{a-4 = 2a\\2b=0}\Longleftrightarrow\{ \array{a = -4\\b=0}

\large P_2=\frac 1 2 (2X(X-2)-4(X-1))=X^2-4x+2

De la même façon on trouve
\large P_3=\frac 1 3 (3X^2(X-3)-9*2X(X-2)+18(X-1))=X^3-9X^2+18X-6

Posté par jacko78 (invité)re : Polynomes 13-01-05 à 22:05

J'ai également trouvé ces memes P[0], P[1], P[2] et P[3] mais je ne vois pas quelle est la suite des P[k] a répondre exactement.

Posté par
franz
re : Polynomes 14-01-05 à 21:43

4a/

On trouve L(P) - \mu P=-\mu b_0P_0+(1-\mu)b_1P_1+(2-\mu)b_2P_2+(3-\mu)b_3P_3
Donc si L(P) - \mu P=Q alors
 \{\array{-\mu b_0 & =& a_0 \\ (1-\mu)b_1 & = & a_1 \\ (2-\mu)b_2 & = & a_2 \\(3-\mu)b_3 & = & a_3}

La conclusion n'est pas difficile.

4b/
Le résultat découle du 4a/

4c/
si \mu \in \{0,1,2,3\} le système a une solution ssi a_\mu = 0

4d/
\array{Q & = & -28 + 118X - 63X^2 + 7X^3 \\ 6P_0-8P_1+0P_2+7P_3}
a_2=0 donc le système a une infinité de solutions vérifiant

 \{\array{ b_0 & =& -\frac {a_0} \mu = -\frac 6 2 = -3 \\ b_1 & = & \frac {a_1} {1-\mu} = \frac {-8} {-1} = 8 \\ b_2 & & {\rm quelconque} \\ b_3 & = & \frac {a_3} {3-\mu} = \frac 7 1 = 7}

\array{ccl$ P &= &-3P_0+8P_1+b_2 P_2+7P_3 \\ & = &(-53 + 2\,b_2) + \left( 134 - 4\,b_2 \right) \,X + \left( -63 + b_2 \right) \,{X^2} + 7\,{X^3}}

Posté par
franz
re : Polynomes 14-01-05 à 21:48

5/

Il faut étudier les variations de \tilde P_3

\tilde P_3'(x)=3x^2-18x+18=3(x-3-\sqrt 3)(x-3+\sqrt 3)

\tilde P_3 est décroissante dans l'intervalle [3-\sqrt 3 \, ,\,3+\sqrt 3], croissante en dehors.

Tu devrais arriver à conclure.



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