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Niveau Maths sup
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polynômes et matrices

Posté par yonyon (invité) 22-01-06 à 11:09

Bonjour, j'ai un petit problème avec l'exo suivant:
Soit (Un) la suite récurrente d'ordre 3 définie par u_{n+3}=u_{n+2}+u_{n+1}+u_n pour tout  n appartenant à N et par (u2,u1,u0)=(4,1,2)
1) montrer que pour tout n de N:
 \left(\begin{array}{c}{u_{n+3}}\\{u_{n+2}}\\{u_{n+1}}\end{array}\right) = (1, 1, -1;  1,0,0; 0,1,0)=  \left(\begin{array}{c}{u_{n+2}}\\{u_{n+1}}\\{u_n}\end{array}\right)
Cette question là est évidente, c'est bon (je n'ai pas réussi à faire une matrice 3x3  , donc j'ai séparé les lignes par ; )
2) Soit A la matrice carrée qui intervient ci dessous
a)Montrer que por b réel rg(A-bI_3)<3  <=> P(b)=0  avec P=X^3-X²-X +1.
Vérifier que P est un polynôme annulateur de A
cette question là c'est bon
b) Soit n un entier naturel, on montrer qu'il existe u unique couple (Q,R) de polynômes tels que:
X^n=Q(X)P(X)+R(X) avec deg(R)<3 (division euclidienne). Déterminer le polynôme R.
C'est là que je bloque...   j'ai cherché le reste pour n=0,1,2,3,4 mais je en vois pas...
c) En déduire A^n en fonction de n pour tout n de N
3) Mntrer que pour tout n de N:
 \left(\begin{array}{c}{u_{n+2}}\\{u_{n+1}}\\{u_n}\end{array}\right)=A^n \left(\begin{array}{c}{u_{2}}\\{u_{1}}\\{u_0}\end{array}\right)
merci d'avance pour votre aide

Posté par
kaiser Moderateur
re : polynômes et matrices 22-01-06 à 11:22

Bonjour yonyon
Il suffit de remarquer que 1 et -1 sont deux racines évidentes de P et que P=(X+1)(X-1)².
On a donc pour tout n X^{n}=Q(X)P(X)+aX^{2}+bX+c.
Or P(1)=P(-1)=0, donc en remplacant X par 1 et par -1, on obtient deux équations ne faisant pas intervenir le polynôme Q.
Comme on a 3 inconnues, il nous faut une autre équation et pour l'obtenir, io suffit de dériver cette égalité et de remplacer X par -1.
Il suffir alors de résoudre le système obtenu.

Kaiser

Posté par yonyon (invité)re : polynômes et matrices 22-01-06 à 12:07

Merci beaucoup mais j'ai un problème par rapport à la parité de n en effet le système que j'obtiens est:
a+b+c=1
a-b+c=(-1)^n
-2a+b=n(-1)^(n-1)
Comment m'en sortir?

Posté par
kaiser Moderateur
re : polynômes et matrices 22-01-06 à 12:20

Tu n'as pas besoin de t'occuper de la parité de n.
Je viens de me souvenir d'une méthode plus astucieuse pour résoudre ce problème.
Il suffit de trouver une base "sympathique" de l'ensemble des polynômes de degré au plus 2.
Il est assez facile de voir que Vect((X-1),(X+1))=Vect(1,(X-1)) et donc Vect((X-1),(X+1),(X-1)(X+1))=Vect(1,(X-1),(X-1)(X+1)).
Or (1,(X-1),(X-1)(X+1)) est une suite échelonnée de 3 polynômes de degré au plus 2, donc c'est une famille libre de \mathbb{R}_{2}[X] qui est de dimension 3, donc c'est une famille génératrice.
Par suite, on a Vect((X-1),(X+1),(X-1)(X+2))=\mathbb{R}_{2}[X]
Ainsi, tu peux écrire R sous la forme a(X-1)+b(X+1)+c(X-1)(X+1).
le système obtenu sera plus facile à résoudre.

Kaiser

Posté par yonyon (invité)re : polynômes et matrices 22-01-06 à 15:22

Merci beaucoup pour votre aide mais on commence seulement l'algèbre linéaire donc je ne comprends pas vraiment tout ça car je n'ai pas encore entend parler de base, de "vect"...

Posté par yonyon (invité)re : polynômes et matrices 22-01-06 à 18:48

J'ai repris la piste que vous me donniez dans le premier message je crois que j'y arrive mais mon résultat dépend de la parité de n, est-ce normal?
J'ai utilisé le fait que P(1)=P(-1)=P'(-1)=0
et en posant R=aX^2+bX+c, j'obtiens le système suivant:
a+b+c=1
a-b+c=(-1)^n
-2a+b=n(-1)^(n-1)
En résolvant le système, je trouve:
Rn=(n/2)X^2+1-(n/2) si n est pair
Rn=((1-n)/2)X^2+X+(n-1)/2 si n est impair

Je réponds alors à la question c en remplaçant X par A mais pour la question 3 je bloque
Merci encore



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