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Niveau Maths sup
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Produit scalaire

Posté par Yaya13 (invité) 17-04-05 à 10:43

Bonjour,

En ce moment nous abordons un chapitre concernant les produits scalaires, suite à cela nous avons commencé ce problème j'ai quelques difficultées à le terminer, il me reste à finir les questions e) et f)
Merci d'avance pour votre aide.

On note E = [X]  et n en=Xn

a) On considère l'application (.|.) définie par P Q E  (P|Q) = \int{-1}^{1} P(t)Q(t)dt
Montrer que (.|.) est un produite scalaire . Dans la suite E sera toujours muni de ce produit scalaire.

b) Soit n p calculer \frac{d^p}{dX^p} X^n

c) Pour tout n on note un = (X^2-1)^n
soit n   
montrer que p {O;1;...;n-1}  un(n)(-1) = 0  un(p)(1) = 0
calculer un(n)(-1) et un(n)(1)

d) On définit la suite v des polynômes de Legendre par:
v0=1   et   n *  vn = un(n)
  ) Calculer les polynômes vn pour 0 n 3
  ) Calculer deg vn pour tout n

e) Soit n *  et p < n  on veut montrer dans cette question que vn orthogonal à ep
  ) Montrer que (un(n)|ep) = -p(un(n-1)|ep-1)
  ) En déduire que (un(n)|ep) = K(un(n-p)|e0)
  ) En déduire que vn orthogonal à ep

f) ) Soit n p avec p < n   montrer que vn orthogonal vp
   ) Soit n donner une base orthogonale de l'espace euclidien n[X]

donc pour la e)), K = (-1)pp!
dans e)) il faut donc montrer que (vn|ep)=0
donc montrer que (un(n)|ep)=0
donc montrer que K(un(n-p)|e0)=0
donc montrer que (-1)pp!(un(n-p)|e0)=0
Mais comment m'y prendre? Le même problème se pose dans la question f)
Merci encore pour votre aide.

Posté par aicko (invité)indication 17-04-05 à 13:03

pour la question alpha tu fais une integration par partie
en raisonnant sur le membre
-p(un(n-1)|ep-1)
tu pose U =(Un)(n-1)     U'=(Un)(n)
        V'= -pep-1   V= - ep

tu trouveras l'egalité....


Posté par Yaya13 (invité)re : Produit scalaire 17-04-05 à 13:32

Merci pour ta réponse aicko mais celle ci je l'ai faite je bloque sur la e) ). Tu aurais une petite idée?

Posté par titimarion (invité)re : Produit scalaire 17-04-05 à 15:03

Salut
pour le e)\gamma il suffit que tu utilises le c) en observant que e_0=1
Donc \displaystyle <u_n^{(n-p)},e_0>=\int_{-1}^1u_n^{(n-p)}=[u_n^{(n-p-1)}]_{-1}^1=0

Posté par titimarion (invité)re : Produit scalaire 17-04-05 à 15:05

Pour le f il suffit d'utiliser que le polynôme v_p est un poly de degré inférieur à n.

Posté par Yaya13 (invité)re : Produit scalaire 17-04-05 à 15:22

Salut titimarion,

Merci pour ta réponse je n'avais pas pensé à utiliser la définition du début de l'exercice.

Posté par Yaya13 (invité)re : Produit scalaire 17-04-05 à 18:28

Pour la f) ) J'ai essayé d'utiliser le fait que vp a un degré inférieur à vn mais je ne vois pas comment faire pour recoller avec mon problème d'orthogonalité.

Pour la f) ) je pense que les suites vn et vp forme une base orthogonale de l'espace euclidien Rn[X] est ce exact?

Merci d'avance.

Posté par titimarion (invité)re : Produit scalaire 17-04-05 à 19:24

Le polynome vn est de degré n il est orthogonal d'après la question précédente a tous les ep p<n qui forment une base de {\mathbb R}[X] ainsi uisque vp est de degre p<n alors vp est orthogonal a vn.
Le fait d'etre orthogonal est équivalent a  ce que le produit scalaire soit nul.
Et pour le f)\gamma
Une base orthogonale de {\mathbb R}_n[X] est donc \{v_p,\quad p\in \{1,\ldots,n\}\}

Posté par Yaya13 (invité)re : Produit scalaire 17-04-05 à 21:11

Merci encore pour votre réponse.

Je vais paraître vraiment embêtante mais je ne comprend pas en quoi le fait que vp est un degré inférieur à celui de vn montre que vp et vn sont orthogonaux. Pourriez vous m'expliquer? Merci.

Posté par titimarion (invité)re : Produit scalaire 18-04-05 à 14:18

Il n'y a pas de soucis,
en fait v_p=\displaystyle\sum_{k=0}^pa_ke_k car les ek forment clairemnet une base des polynomes.
Ensuite tu sais que le produit scalaire est bilinéaire ainsi.
<v_p,v_n>=<\displaystyle\sum_{k=0}^pa_ke_k,v_n>=\sum_{k=0}^pa_k<e_k,v_n>=0
d'apres le e)\gamma



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