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Polynômes

Corrections de Léa Blanc-Centi.

1 Opérations sur les polynômes

Exercice 1Trouver le polynômePde degré inférieur ou égal à 3 tel que :

P(0) =1 etP(1) =0 etP(1) =2 etP(2) =4:

H???2 Division, pgcd Exercice 21.Ef fectuerla di visioneuclidienne de AparB: (a)A=3X5+4X2+1;B=X2+2X+3 (b)A=3X5+2X4X2+1;B=X3+X+2 (c)A=X4X3+X2;B=X22X+4 (d)A=X57X4X29X+9;B=X25X+4 2.

Ef fectuerla di visionselon les puissances croissantes de AparBà l"ordrek(c"est-à-dire tel que le reste

soit divisible parXk+1) : (a)A=12X+X3+X4;B=1+2X+X2;k=2 (b)A=1+X32X4+X6;B=1+X2+X3;k=4 H???Exercice 3 À quelle condition sura;b;c2Rle polynômeX4+aX2+bX+cest-il divisible parX2+X+1 ? H???Exercice 4 1. Déterminer les pgcd des polynômes sui vants: (a)X3X2X2 etX52X4+X2X2 (b)X4+X32X+1 etX3+X+1 (c)X5+3X4+X3+X2+3X+1 etX4+2X3+X+2 (d)nXn+1(n+1)Xn+1 etXnnX+n1 (n2N) 1

2.Calculer le pgcd Ddes polynômesAetBci-dessous. Trouver des polynômesUetVtels queAU+BV=

D. (a)A=X5+3X4+2X3X23X2 etB=X4+2X3+2X2+7X+6 (b)A=X62X5+2X43X3+3X22X etB=X42X3+X2X+1 HH???Exercice 5 1.

Montrer que si AetBsont deux polynômes à coefficients dansQ, alors le quotient et le reste de la division

euclidienne deAparB, ainsi que pgcd(A;B), sont aussi à coefficients dansQ. 2. Soit a;b;c2Cdistincts, et 0F actoriserles polynômes sui vants: a)X2+(3i1)X2i b)X3+(4+i)X2+(52i)X+23i H???Exercice 7 Pour quelles valeurs deale polynôme(X+1)7X7aadmet-il une racine multiple réelle? H???Exercice 8 Chercher tous les polynômesPtels queP+1 soit divisible par(X1)4etP1 par(X+1)4.

Indications.Commencer par trouver une solution particulièreP0avec l"une des méthode suivantes :

1. à partir de la relation de Bézout entre (X1)4et(X+1)4; 2. en considérant le polynôme déri véP00et en cherchant un polynôme de degré minimal.

Montrer quePconvient si et seulement si le polynômePP0est divisible par(X1)4(X+1)4, et en déduire

toutes les solutions du problème. H???Exercice 9 Quels sont les polynômesP2C[X]tels queP0diviseP? HH??? 2

Exercice 10

Trouver tous les polynômesPqui vérifient la relation

P(X2) =P(X)P(X+1)

HH???Exercice 11 Soitn2N. Montrer qu"il existe un uniqueP2C[X]tel que 8z2CP z+1z =zn+1z n

Montrer alors que toutes les racines dePsont réelles, simples, et appartiennent à l"intervalle[2;2].

HH???Exercice 12 1. Soit P=Xn+an1Xn1++a1X+a0un polynôme de degrén>1 à coefficients dansZ. Démontrer que siPadmet une racine dansZ, alors celle-ci divisea0. 2. Les polynômes X3X2109X11 etX10+X5+1 ont-ils des racines dansZ? H???Exercice 13 Soienta0;:::;andes réels deux à deux distincts. Pour touti=0;:::;n, on pose L i(X) =Õ 16j6n j6=iXaja iaj (lesLisont appeléspolynômes interpolateurs de Lagrange). CalculerLi(aj).

Soientb0;:::;bndes réels fixés. Montrer queP(X) =åni=0biLi(X)est l"unique polynôme de degré inférieur ou

égal ànqui vérifie:

P(aj) =bjpour toutj=0;:::;n:

Application.Trouver le polynômePde degré inférieur ou égal à 3 tel que

P(0) =1 etP(1) =0 etP(1) =2 etP(2) =4:

H???3

Indication pourl"exer cice4 NLe calcul du pgcd se fait par l"algorithme d"Euclide, et la "remontée" de l"algorithme permet d"obtenirUetV.Indication pourl"exer cice5 NCalculer pgcd(P;P0).Indication pourl"exer cice9 NSiP=P0QavecP6=0, regarder le degré deQ.Indication pourl"exer cice10 NMontrer que siPest un polynôme non constant vérifiant la relation, alors ses seules racines possibles sont 0 et

1.Indication pourl"exer cice11 NPour l"existence, preuve par récurrence surn. Pour les racines, montrer queP(x) =2cos(narccos(x=2)).4

Correction del"exer cice1 NOn cherchePsous la formeP(X) =aX3+bX2+cX+d, ce qui donne le système linéaire suivant à résoudre:

8>>< >:d=1 a+b+c+d=0 a+bc+d=2

8a+4b+2c+d=4

Après calculs, on trouve une unique solution :a=32 ,b=2,c=12 ,d=1 c"est-à-dire

P(X) =32

X32X212

X+1:Correction del"exer cice2 N1.(a) 3 X5+4X2+1= (X2+2X+3)(3X36X2+3X+16)41X47 (b)

3 X5+2X4X2+1= (X3+X+2)(3X2+2X3)9X2X+7

(c)X4X3+X2= (X22X+4)(X2+X2)7X+6 (d)X57X4X29X+9 = (X25X+4)(X32X214X63)268X+261 2. (a)

1 2X+X3+X4= (1+2X+X2)(14X+7X2)+X3(96X)

(b)

1 +X32X4+X6= (1+X2+X3)(1X2X4)+X5(1+2X+X2)Correction del"exer cice3 NLa division euclidienne deA=X4+aX2+bX+cparB=X2+X+1 donne

4+aX2+bX+c= (X2+X+1)(X2X+a)+(ba+1)X+ca

OrAest divisible parBsi et seulement si le resteR= (ba+1)X+caest le polynôme nul, c"est-à-dire si

et seulement siba+1=0 etca=0.Correction del"exer cice4 N1.L "algorithmed"Euclide permet de calculer le pgcd par une suite de di visionseuclidiennes.

(a)X52X4+X2X2= (X3X2X2)(X2X)+2X23X2 puisX3X2X2= (2X23X2)(12 X+14 )+34 X32 puis 2X23X2= (34 X32 )(83 X+43 Le pgcd est le dernier reste non nul, divisé par son coefficient dominant: pgcd(X3X2X2;X52X4+X2X2) =X2 (b)X4+X32X+1= (X3+X+1)(X+1)X24X puisX3+X+1= (X24X)(X+4)+17X+1 donc pgcd(X4+X32X+1;X3+X+1) =pgcd(X24X;17X+1) =1 carX24Xet 17X+1 n"ont pas de racine (même complexe) commune. 5 (c)X5+3X4+X3+X2+3X+1= (X4+2X3+X+2)(X+1)X31 puisX4+2X3+X+2= (X31)(X2)+2X3+2 pgcd(X5+3X4+X3+X2+3X+1;X4+2X3+X+2) =X3+1 (d)nXn+1(n+1)Xn+1 = (XnnX+n1)(nX(n+1))+n2(X1)2 Sin=1 alorsXnnX+n1=0 et le pgcd vaut(X1)2. On constate que 1 est racine de X nnX+n1, et on trouveXnnX+n1= (X1)(Xn1+Xn2++X2+X(n1)). Sin>2: 1 est racine deXn1+Xn2++X2+X(n1)et on trouve X n1+Xn2++X2+X(n1) = (X1)(Xn2+2Xn3++(n1)X2+nX+(n+1)), donc finalement(X1)2divise X nnX+n1 (on pourrait aussi remarquer que 1 est racine de multiplicité au moins deux de X nnX+n1, puisqu"il est racine de ce polynôme et de sa dérivée). Ainsi sin>2;pgcd(nXn+1(n+1)Xn+1;XnnX+n1) = (X1)2 2. (a) A=X5+3X4+2X3X23X2 etB=X4+2X3+2X2+7X+6 doncA=BQ1+R1avecQ1=X+1,R1=2X310X216X8 puisB=R1Q2+R2avecQ2=12 X+32 etR2=9X2+27X+18 et enfinR1=R2Q3avecQ3=29 X49

DoncD=X2+3X+2, et on obtient

9D=BR1Q2=B(ABQ1)Q2=AQ2+B(1+Q1Q2)

soit U=19 (Q2) =118 X16 V=19 (1+Q1Q2) =118 X2+19 X+518 (b)

On a A=BQ1+R1avecQ1=X2+1,R1=X2X1

puisB=R1Q2+R2avecQ2=X2X+1 etR2=X+2 et enfinR1=R2Q3+R3avecQ3=X1 etR3=1

DoncD=1, et on obtient

1=R1R2Q3=R1(BR1Q2)Q3=R1(1+Q2Q3)BQ3

= (ABQ1)(1+Q2Q3)BQ3quotesdbs_dbs2.pdfusesText_2

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Polynômes

Corrections de Léa Blanc-Centi.

1 Opérations sur les polynômes

P(0) =1 etP(1) =0 etP(1) =2 etP(2) =4:

2.Calculer le pgcd Ddes polynômesAetBci-dessous. Trouver des polynômesUetVtels queAU+BV=

Exercice 10

P(X2) =P(X)P(X+1)

égal ànqui vérifie:

P(aj) =bjpour toutj=0;:::;n:

P(0) =1 etP(1) =0 etP(1) =2 etP(2) =4:

1.Indication pourl"exer cice11 NPour l"existence, preuve par récurrence surn. Pour les racines, montrer queP(x) =2cos(narccos(x=2)).4

8a+4b+2c+d=4

P(X) =32

X32X212

3 X5+2X4X2+1= (X3+X+2)(3X2+2X3)9X2X+7

1 2X+X3+X4= (1+2X+X2)(14X+7X2)+X3(96X)

1 +X32X4+X6= (1+X2+X3)(1X2X4)+X5(1+2X+X2)Correction del"exer cice3 NLa division euclidienne deA=X4+aX2+bX+cparB=X2+X+1 donne

4+aX2+bX+c= (X2+X+1)(X2X+a)+(ba+1)X+ca

DoncD=X2+3X+2, et on obtient

9D=BR1Q2=B(ABQ1)Q2=AQ2+B(1+Q1Q2)

On a A=BQ1+R1avecQ1=X2+1,R1=X2X1

DoncD=1, et on obtient

1=R1R2Q3=R1(BR1Q2)Q3=R1(1+Q2Q3)BQ3