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En¯n on passera aux relations coe±cients racines et aux sommes de Newton en donnant des applications par
de Steiner... commencera par Q(c'est facile, il y a un nombre ¯ni de test µa faire), puis surRavec les lemmes de Rolle,R), de Laguerre (surC)
pas de formule par radicaux; polyn^ome d'interpolation de Lagrange: partage de secret; polyn^omes orthogonaux avec les points de Gauss; n valeurs propres distinctes est un ouvert connexe de M n(C)), calcul de l'intersection de deux coniques 2). code BCH holder, telle que P par exemple par dichotomie (Ciarlet p.123).Le lemme de Descartes.
Diverses majorations du module des racines d'un polyn^ome. 1²Points de Gauss.
Ellipse de Steiner.
Gauss-Lucas avec application.
Transcendance de¼.
Sommes de Newton
Polyn^ome de Tchebychev: en particulier on montre que sup x2[¡1;1]jP(x)j ¸1 2 n¡1oµu 2 n¡1.Questions
x2Q.SoitP(X) =anXn+¢¢¢+a1X+a0un polyn^ome µa coe±cient dansZ. Montrez que sia=best une racine
rationnelle de Palorsbjanetaja0puis que pour toutm2Z, (bm¡a)jP(m).Soient®;¯;°;±les racines complexes deX4¡2X3+aX2+bX¡1; trouveza;bpour que l'on ait®+¯=°+±
et®¯=¡°±et donnez les racines. a;b;c, forment un triangle isocµele rectangle enA, estc2+b2¡ un triangle rectangle isocµele est 27q2¡50p3= 0. racine multiple de 8< x2+y2+z2= 2
x3+y3+z3= 2
x4+y4+z4= 2
Soienta1;¢¢¢;andes nombres strictement positifs; montrez que (a1¢¢¢an)1=n·a1+¢¢¢+an
n les polyn^omes µa coe±cients SoitP(X) =adXd+¢¢¢+a02C[X] avecad6= 0. Montrez que si®est une racine deP, on a j®j ·M:= sup0·i jadj)1 d¡i SoientPetQdeux polyn^omes non constants deC[X] tels que l'ensemble des racines deP(resp. P¡1) soit
2 t Montrez que les racines sont continues en le polyn^omes. Montrez que l'ensemble des matrices complexe µa valeurs propres distinctes, est un ouvert connexe de
l'ensemble des matrices. Calculer le discriminant du polyn^omeP(X) =X3+pX+q (i) (ii) En calculant la suite de SturmS(P;P0).
R[X][Y], i.e. comme des polyn^omes enYµa coe±cients dansR[X]. Trouver P= 0 etQ= 0.
SoientAetBdeux polyn^omes deK[X] oµuKest un corps. Fabriquez un polyn^ome dont les racines sont les sommes d'une racine de A(X) =B(Y¡X) = 0). Construisez un polyn^ome µa coe±cients entiers qui possµedep 2 + 3p 7 pour racine.
Exercice 1.
montrez quex2Q. (deg± (n+ 1)=2 et donc soit v Q(x)>(degQ)=2 soitvR(x)>(degR)=2 et par hypothµese Exercice 2.
Palorsbjanetaja0puis que pour toutm2Z,
(bm¡a)jP(m). a nan(resp. a 0bn): on conclut en disant queaetbsont pris premiers entre eux.
P(X) de sorte qu'il existeQ(X) µa coe±cients entiers tel queP(X) = (bX¡a)Q(X) et donc (bm¡a) diviseP(m). Exercice 3.
Soient®;¯;°;±les racines complexes deX4¡2X3+aX2+bX¡1; trouveza;bpour que l'on ait ®+¯=°+±et
®¯=¡°±et donnez les racines.
Preuve :On a donc
®+¯+°+±= 2 = 2(®+¯),®¯°±= 1 =¡(®¯)2de sorte que®;¯(resp.°;±) sont
les racines de X 2¡X+i(resp.X2¡X¡i). En outre on a (¯+®)(°+±) + (®¯+°+±) =¡a= 1 et
®¯(°+±) +°±(®+¯) =b= 0.
Exercice 4.
a;b;c, forment un triangle isocµele rectangle enA, estc2+b2¡ triangle rectangle isocµele est 27q2¡50p3= 0.
Preuve :Une CNS pour queABCsoit rectangle isocµele enAestb¡a=§i(c¡a), soit (b¡a)2+ (c¡a)2= 0, dans la CNS a;b;cet de les remplacer parpetq; on aa2+b2+c2= (a+b+c)2¡2p=¡2pde sorte que la CNS soita=3q 3a2= 2pdevient 27q2¡50p3= 0.
3 x 2+y2+z2= 2
x 3+y3+z3= 2
x 4+y4+z4= 2
Preuve :Les relations de Newton donnent 2 =¾21¡2¾2=¾31¡3¾2¾1+ 3¾3=¾41¡4¾2¾21+ 4¾3¾1+ 2¾22soit
1(¾31=6¡2¾1+8=3) = 0. Les
2=¡1;1;7 et¾3= 2;0;¡6. Les
triplets (x;y;z) sont alors les racines des polyn^omes X 3¡X¡2,X3¡2X2+X,X3+ 4X2+ 7X+ 6.
Exercice 6.
Soienta1;¢¢¢;andes nombres strictement positifs; montrez que(a1¢¢¢an)1=n·a1+¢¢¢+an
n tous les polyn^omes µa coe±cients lna1+¢¢¢+lnan n ·lna1+¢¢¢+an
n . On P(X) =Xn¡¾1Xn¡1+¢¢¢+(¡1)n¾n, soit (¾2n)1=n·¾21¡2¾2 n ·3=n,
soit n·3. Une inspection cas par cas donneX§1,X2§X¡1,X3+X2¡X¡1 etX3¡X2¡X+ 1. Exercice 7.
n, on notejjPjj=janj+¢¢¢+ja0j;jj jjest une norme surCn[X]. (i) Pourz2C, une racine deP, montrez quejzj ·jjPjj
janj. (ii) que pour tout² >0, il existek0tel que pour toutk¸k0, il y a au moins pracines dePkdans la boule de centrezet de rayon². a nzn=¡(an¡1zn¡1+¢¢¢+a0) janjjzjn·(Pn¡1 i=0jaij)jzjn¡1· jjPjj jzjn¡1et donc jzj ·jjPjj janj. jjPkj a Mtel 0 et de rayon
zet de rayon², est de cardinalp. On raisonne par l'absurde et supposons que pour toutk02N, il existek¸k0tel que le cardinal I kest peut extraire une sous-suite (PÃ(k))k2Ntelle que p·i·njz¡xÃ(k);ij ¸² La suite
((xÃ(k);1;¢¢¢;xÃ(k);n))k2Nprend ses valeurs dans le compactKn. Quitte µa en extraire une sous-suite, on
peut supposer que pour tout 1·i·n,xÃ(k);iconverge versyi. En particulier pour tout
p·i·n,jyi¡zj ¸². OrPÃ(k)(X) =aÃ(k);nQn
i=1(X¡xÃ(k);i) converge vers P(X) =anQn
i=1(X¡yi) ce qui fournit la contradiction. Exercice 8.
Montrez que l'ensemble des matrices complexe µa valeurs propres distinctes, est un ouvert connexe de
l'ensemble des matrices. A (Si en n det(P1z+ chemin qui relie P 2dansGLn(C).
n 4 Exercice 9.SoitP2Z[X],P=a0+a1X+¢¢¢+adXd, avecad6= 0,®iles racines deP. On pose: sepP= inf® i6=®jj®i¡®jj: En posant
C=jadj+ sup1·i·d¡1jaij, montrez que pour
d¸3: sepP¸(2C)¡d(d¡1) 2 +1: Preuve :(a) Supposons d'abord que les racines dePsont simples. On peut supposer, quitte µa changer les indices,
que sepP=j®1¡®2j. Soit D(P)2Zle discriminant deP. On a donc 1· jD(P)jpuisque les racines sont simples par hypothµese et 1· jadj2d¡2Y
i
P¡1) soit
2 t Montrez que les racines sont continues en le polyn^omes.Montrez que l'ensemble des matrices complexe µa valeurs propres distinctes, est un ouvert connexe de
l'ensemble des matrices. Calculer le discriminant du polyn^omeP(X) =X3+pX+q (i) (ii)En calculant la suite de SturmS(P;P0).
R[X][Y], i.e. comme des polyn^omes enYµa coe±cients dansR[X]. TrouverP= 0 etQ= 0.
SoientAetBdeux polyn^omes deK[X] oµuKest un corps. Fabriquez un polyn^ome dont les racines sont les sommes d'une racine de A(X) =B(Y¡X) = 0). Construisez un polyn^ome µa coe±cients entiers qui possµedep 2 + 3p7 pour racine.
Exercice 1.
montrez quex2Q. (deg±Exercice 2.
Palorsbjanetaja0puis que pour toutm2Z,
(bm¡a)jP(m). a nan(resp. a0bn): on conclut en disant queaetbsont pris premiers entre eux.
P(X) de sorte qu'il existeQ(X) µa coe±cients entiers tel queP(X) = (bX¡a)Q(X) et donc (bm¡a) diviseP(m).Exercice 3.
Soient®;¯;°;±les racines complexes deX4¡2X3+aX2+bX¡1; trouveza;bpour que l'on ait®+¯=°+±et
®¯=¡°±et donnez les racines.
Preuve :On a donc
®+¯+°+±= 2 = 2(®+¯),®¯°±= 1 =¡(®¯)2de sorte que®;¯(resp.°;±) sont
les racines de X2¡X+i(resp.X2¡X¡i). En outre on a (¯+®)(°+±) + (®¯+°+±) =¡a= 1 et
®¯(°+±) +°±(®+¯) =b= 0.
Exercice 4.
a;b;c, forment un triangle isocµele rectangle enA, estc2+b2¡ triangle rectangle isocµele est27q2¡50p3= 0.
Preuve :Une CNS pour queABCsoit rectangle isocµele enAestb¡a=§i(c¡a), soit (b¡a)2+ (c¡a)2= 0, dans la CNS a;b;cet de les remplacer parpetq; on aa2+b2+c2= (a+b+c)2¡2p=¡2pde sorte que la CNS soita=3q3a2= 2pdevient 27q2¡50p3= 0.
3 x2+y2+z2= 2
x3+y3+z3= 2
x4+y4+z4= 2
Preuve :Les relations de Newton donnent 2 =¾21¡2¾2=¾31¡3¾2¾1+ 3¾3=¾41¡4¾2¾21+ 4¾3¾1+ 2¾22soit
1(¾31=6¡2¾1+8=3) = 0. Les
2=¡1;1;7 et¾3= 2;0;¡6. Les
triplets (x;y;z) sont alors les racines des polyn^omes X3¡X¡2,X3¡2X2+X,X3+ 4X2+ 7X+ 6.
Exercice 6.
Soienta1;¢¢¢;andes nombres strictement positifs; montrez que(a1¢¢¢an)1=n·a1+¢¢¢+an
n tous les polyn^omes µa coe±cients lna1+¢¢¢+lnan n·lna1+¢¢¢+an
n . On P(X) =Xn¡¾1Xn¡1+¢¢¢+(¡1)n¾n, soit (¾2n)1=n·¾21¡2¾2 n·3=n,
soit n·3. Une inspection cas par cas donneX§1,X2§X¡1,X3+X2¡X¡1 etX3¡X2¡X+ 1.Exercice 7.
n, on notejjPjj=janj+¢¢¢+ja0j;jj jjest une norme surCn[X]. (i)Pourz2C, une racine deP, montrez quejzj ·jjPjj
janj. (ii) que pour tout² >0, il existek0tel que pour toutk¸k0, il y a au moins pracines dePkdans la boule de centrezet de rayon². a nzn=¡(an¡1zn¡1+¢¢¢+a0) janjjzjn·(Pn¡1 i=0jaij)jzjn¡1· jjPjj jzjn¡1et donc jzj ·jjPjj janj. jjPkj a Mtel0 et de rayon
zet de rayon², est de cardinalp. On raisonne par l'absurde et supposons que pour toutk02N, il existek¸k0tel que le cardinal I kest peut extraire une sous-suite (PÃ(k))k2Ntelle que p·i·njz¡xÃ(k);ij ¸²La suite
((xÃ(k);1;¢¢¢;xÃ(k);n))k2Nprend ses valeurs dans le compactKn. Quitte µa en extraire une sous-suite, on
peut supposer que pour tout1·i·n,xÃ(k);iconverge versyi. En particulier pour tout
p·i·n,jyi¡zj ¸².OrPÃ(k)(X) =aÃ(k);nQn
i=1(X¡xÃ(k);i) converge versP(X) =anQn
i=1(X¡yi) ce qui fournit la contradiction.Exercice 8.
Montrez que l'ensemble des matrices complexe µa valeurs propres distinctes, est un ouvert connexe de
l'ensemble des matrices. A (Si en n det(P1z+ chemin qui relie P2dansGLn(C).
n 4 Exercice 9.SoitP2Z[X],P=a0+a1X+¢¢¢+adXd, avecad6= 0,®iles racines deP. On pose: sepP= inf® i6=®jj®i¡®jj:En posant
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d¸3: sepP¸(2C)¡d(d¡1) 2 +1:Preuve :(a) Supposons d'abord que les racines dePsont simples. On peut supposer, quitte µa changer les indices,
que sepP=j®1¡®2j. Soit D(P)2Zle discriminant deP. On a donc 1· jD(P)jpuisque les racines sont simples par hypothµese et