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Niveau Maths sup
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Polynômes

Posté par
Epsilon62
24-01-16 à 18:46

Bonsoir,

Je dois décomposer le polynôme A = (X+i)^{2m}-(X-i)^{2m} en un produit de facteurs irréductibles dans \C [X] avec m>1 entier.
J'ai commencé par déterminé son terme de plus haut degré qui est 4miX^{2m-1}.
Il faudrait donc que je trouve 2m-1 racines pour pouvoir dire qu'il est scindé à racines simples cependant quand je résous A(z)=0 je trouve \frac {z+i}{z-i} \U _{2m} j'isole z et du coup par condition d'équivalence je trouve que z a seulement 2m-2 valeurs possibles et je n'arrive pas à conclure...
Je pense être bien parti car je trouve que z s'exprime sous la forme d'une cotangente et le devoir me demande par la suite de calculer le produit des cotangentes pour k allant de 1 jusqu'à m-1.
Merci !

Posté par
Glapion Moderateur
re : Polynômes 24-01-16 à 18:50

Bonjour, il y a z=0 aussi comme racine, tu l'as comptée ?

Posté par
carpediem
re : Polynômes 24-01-16 à 18:53

salut

que vaut A(0) ?

Posté par
Epsilon62
re : Polynômes 24-01-16 à 18:55

Bah en fait je trouve que z ne peut être égal à i puis ensuite comme je divise par 1-e^{i\frac{k\pi}{m}} j'enlève le cas ou k=0 donc ça me fait 2m-2 racines non ? (le 0 est compté dans ma formule pour z quand k = m)

Posté par
Epsilon62
re : Polynômes 24-01-16 à 18:57

Ah je pense avoir compris, le fait que A(0)=0 permet de factoriser par X dans un premier temps non ? puis avoir un polynôme de degré 2m-2 en facteur du coup ?

Posté par
verdurin
re : Polynômes 24-01-16 à 18:59

Bonsoir,
je trouve 2m-1 racines avec ta méthode. Le seul élément de \U _{2m}  à écarter étant 1.

Posté par
Epsilon62
re : Polynômes 24-01-16 à 19:00

verdurin, j'écarte le cas z=i quand je divise par z-i. Il ne faut pas l'écarter du coup ?

Posté par
verdurin
re : Polynômes 24-01-16 à 19:15

Il me semble que les équations

\dfrac{z+i}{z-i}=i $ et $ \dfrac{z+i}{z-i}=-i

ont bien chacune une solution unique.

La seule équation de la forme

\dfrac{z+i}{z-i}=\,$e$^{ki\frac{\pi}{m}}\quad k\in\lbrace0,\ldots 2m-1\rbrace

qui n'a pas de solution est celle qui correspond à k=0.

Posté par
Epsilon62
re : Polynômes 24-01-16 à 19:19

Merci j'ai compris mon erreur de raisonnement du coup il est bien scindé à racines simples et je peux factoriser.
Bonne soirée !

Posté par
verdurin
re : Polynômes 24-01-16 à 19:49

service

Posté par
Epsilon62
re : Polynômes 25-01-16 à 22:28

Bonsoir,

Je reviens pour le calcul de \prod_{k=1}^{m-1} cotan(\frac{k\pi}{2m}).
Déjà j'ai vu que les cotan(\frac{k\pi}{2m}) pour k dans {1,2,....,2m-1} sont les racines de A et j'écris :
A = 4mi\prod_{k=1}^{2m-1} (X-cotan(\frac{k\pi}{2m}))
 \\  = 4miX\prod_{k=1}^{m-1} (X-cotan(\frac{k\pi}{2m})\prod_{k=1}^{m-1} (X+tan(\frac{k\pi}{2m}))
 \\ = 4miX\prod_{k=1}^{m-1}(X^2+(tan(\frac{k\pi}{2m})-cotan(\frac{k\pi}{2m}))X+1)
Et la mon idée est d'évaluer en i mais je ne vois pas comment faire apparaitre le produit recherché.
A noter que j'ai déjà calculé le produit \prod_{k=1}^{m-1}sin(\frac{k\pi}{2m}) et que du coup j'ai juste besoin de calculer le produit des cosinus pour obtenir la cotangente.
Merci.

Posté par
Epsilon62
re : Polynômes 25-01-16 à 22:36

Pardon erreur dans les produits c'est un (-1) dans la toute derniere ligne des calculs.

Posté par
carpediem
re : Polynômes 26-01-16 à 17:22

un exemple avec un polynome admettant trois racines u, v et w non nulles et 0

P(x) = x(x - u)(x - v)(x - w) = x^4 + ax^3 + bx^3 + cx^2 + dx + 0


d'après les relations entre coefficients et racines :

0 est le produit des racines
c est la somme des produits des racines prises 3 par 3
b ....
a est la somme des produits des racines prises 1 par 1 donc u + v + w


donc c = uvw + 0uv + 0vw + 0wu = uvu

donc ton produit est le coefficient de x^2 de ton polynome A ...

il n'est pas bien difficile à calculer ....

Posté par
verdurin
re : Polynômes 26-01-16 à 18:49

Bonsoir,
il me semblerait plus judicieux d'utiliser

\cot(\frac{(2m-k)\pi}{2m})=-\cot(\frac{k\pi}{2m})

ainsi il vient

\prod_{k=m+1}^{2m-1}\cot(\frac{k\pi}{2m})=(-1)^{m-1}\prod_{k=1}^{m-1}\cot(\frac{k\pi}{2m})

Ensuite, en utilisant les relations entre coefficients et racines rappelé par carpediem, que je salue, on a

\prod_{k=1}^{m-1}\cot(\frac{k\pi}{2m})\times\prod_{k=m+1}^{2m-1}\cot(\frac{k\pi}{2m})=-\dfrac{\text{coef. de }X}{4im}
 \\ $ et $
 \\ \prod_{k=1}^{m-1}\cot(\frac{k\pi}{2m})+\prod_{k=m+1}^{2m-1}\cot(\frac{k\pi}{2m})=-\dfrac{\text{coef. de }X^{2m-2}}{4im}

Ce qui permet de conclure.

Mais j'ai vérifié le résultat en calculant le produit demandé par une méthode plus simple : symétrie par rapport à la première bissectrice du cercle trigonométrique.

Posté par
Epsilon62
re : Polynômes 26-01-16 à 19:40

Merci bien pour toutes vos réponses ! Je trouve donc que le produit vaut 1. Cependant, à quoi sert la deuxième équation quand on somme les produits car j'ai réussi à trouver 1 juste avec la première ? Enfin je passe à la racine donc je me dis qu'il y a peut être une histoire de signe du produit ?

Posté par
verdurin
re : Polynômes 26-01-16 à 19:46

Le produit vaut bien 1.
Il est vrai que la seconde équation que j'ai donnée ne sert à rien.
mais j'ai fait le calcul autrement, et je n'ai pas assez pensé.

Posté par
VillaniC
re : Polynômes 27-01-16 à 14:51

Bonjour,
Pourquoi ne pas revenir à la définition de la cotan?
Le produit d'un quotient étant le quotient des produits, il suffit alors de transformer au choix le sin en cos ou le cos en sin... (sin(π/2-x) = cos(x) ...)
Par symétrie des indices, on trouve immédiatement le résultat!
J'espère vous avoir aidé.

Posté par
PSaumon
re : Polynômes 27-01-16 à 15:03

Il est évident qu'il faut utiliser les questions précédentes.
La méthode de M Villani est peu adaptée à l'exercice. L'exercice n'est en soit pas très difficile mais il demande une certaine rigueur ■



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