[TS] Polynôme du quatrième degré
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[TS] Polynôme du quatrième degré



  1. #1
    Jon83

    [TS] Polynôme du quatrième degré


    ------

    Bonjour à tous!

    Voici un exercice pour lequel je bloque sur la question 3:

    1°) Soit a un réel quelconque; montrer que l'équation z²-2zcos(a)+1=0 admet en général deux solutions complexes conju guées notées z1 et conj(z1). Les calculer. Pour quelles valeurs de a ces solutions sont-elles réelles?

    Là, pas de difficulté: je trouve z1=cos(a)-i.sin(a) z2=cos(a)+i.sin(a)=conj(z1)
    Ces solutions sont réelles si sin(a)=0 soit a=k.pi avec k appartenant à Z


    2°) De même, on note z2 et conj(z2) les solutions de z²-2zcos(a')+1=0 avec a' réel quelconque.
    On pose, pour tout z complexe: P(z)=[z-z1][z-conj(z1)][z-z2][z-conj(z2)] et sa forme développée: a, b, c, d réels
    P(z)=z^4+az^3+bz^2+cz+d.
    Calculer a, b, c, d en fonction de cos(a) et cos(a') et montrer qu'on a les relations (R) {a=c ; d=1}

    Là encore, c'est du calcul algébrique d'identification sans difficulté particulière. Je trouve:
    a=-2cos(a)-2cos(a')
    b=2+4cos(a)cos(a')
    c=a
    d=1

    3°) Réciproquement, on se donne à priori les réels a, b, c et d satisfaisant aux relations (R) et on cherche a déterminer des réels a et a' tels que z1, conj(z1), z2, conj(z2) soient solutions du polynôme P(z).
    Montrer que cos(a) et cos(a'), s'ils existent, sont solutions de l'équation


    Ici, je bloque... Je ne vois pas comment commencer???
    Merci d'avance pour votre aide!

    -----

  2. #2
    invite9c9b9968

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Bonjour,

    C'est plutôt un joli exercice

    Tes résultats sont tous corrects jusqu'à présent (ceci dit, fait bien attention à la rédaction de la première question, afin d'être parfaitement rigoureux dans ce que tu écris).

    Pour la dernière question, suppose que cos(a) et cos(a') existent ; d'après la question 3/, quelles sont leurs relations avec les coefficients a et b du polynôme ? Ensuite, on te demande de montrer que cos(a) et cos(a') sont solutions d'une équation du second degré ; essaie de te rappeler de tout ce que tu sais de ton cours de 1ère sur les équations du second degré : résolution générale, étude des solutions, somme et produits des racines, etc.

    Tu as toutes les cartes maintenant, à toi de jouer !

    Sinon pour la culture, le polynôme P(z) est ce que l'on appelle un polynôme réciproque ; il existe une méthode générale (simple) pour trouver les racines d'un tel polynôme, quels que soient les valeurs des coefficients a et b.

    Cordialement,

    G.

  3. #3
    Jon83

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Bonjour!

    Merci pour ta réponse.
    Donc, si cos(a) et cos(a') sont solutions d'une équation du second degré, on peut dire que X²-SX+P= 0, avec S et P la somme et le produit des racines.
    S=cos(a)+cos(a')=-a/2 et P=cos(a).cos(a')=(b-2)/4 => CQFD ?
    Dernière modification par Jon83 ; 23/03/2012 à 09h39.

  4. #4
    invite9c9b9968

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Bonjour Jon,

    Tu as tout à fait compris l'idée et même la résolution

    Par contre attention à la rédaction, voici quelque chose d'un peu plus rigoureux que ce que tu écris (disons qu'il faut rajouter un peu de fioriture pour que ça fasse plus clair ) :

    Si et existent, alors ils vérifient et d'après la question 2/. On peut alors interpréter et comme les racines d'un polynôme du second degré, dont la somme des racines fait et le produit des racines fait .

    Tout polynôme du second degré ayant deux racines pouvant s'écrire sous la forme , on en déduit que si et existent, ils sont alors solution de l'équation

    QED

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Jon83

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Oui, tu as raison, ma rédaction manquait de rigueur! Merci Gwyddon!!

    La suite ne m'inspire pas beaucoup:

    Montrer que les inégalités (I) que doivent vérifier a et b pour qu'il existe a et a' répondant à la question sont:
    * 4b<=a²+8
    * -4<=a<=4
    * b>=2a-2
    * b>=-2a-2

    Je pense que la 1ère inéquation peut traduire le fait que, pour que l'équation précédente ait des solutions réelles, il faut que le déterminant soit >=0 ce qui donne bien 4b<=a²+8.
    Pour les autres, je ne vois pas du tout....

  7. #6
    invite9c9b9968

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    N'oublie pas que tes solutions et sont quand même très particulières, un cosinus ça possède quelques propriétés intéressantes non ?

  8. #7
    Jon83

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Oui! Par exemple



    en faisant la somme membre à membre:

    en multipliant par -2:

    J'essaye avec les produits...
    Dernière modification par Jon83 ; 23/03/2012 à 18h06.

  9. #8
    Jon83

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Citation Envoyé par Jon83 Voir le message
    J'essaye avec les produits...
    Bonjour!

    Je n'arrive pas à retrouver les deux dernières inégalités b>=2a-2 et b>=-2a-2 .....????
    Une piste?

  10. #9
    Jon83

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Bonjour Gwyddon !

    Si tu as une piste, ça m'aiderai à terminer cet exo....
    Merci d'avance

  11. #10
    invite9c9b9968

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Bonjour !

    Tu connais le polynôme dont tu cherches les racines, ces dernières étant bornées puisque tu souhaites qu'elles soient égales à et . Et si tu écrivais la forme explicite de ces racines, pour ensuite regarder quelles inégalités tu obtiens ?

    G.

  12. #11
    Jon83

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    Bonjour !

    Tu connais le polynôme dont tu cherches les racines, ces dernières étant bornées puisque tu souhaites qu'elles soient égales à et . Et si tu écrivais la forme explicite de ces racines, pour ensuite regarder quelles inégalités tu obtiens ?

    G.
    Gwyddon, bonsoir!

    Je galère toujours sur les deux dernières inégalités.
    Comme tu me l'as conseillé, j'ai explicité les racines:





    la somme des racines donne la deuxième inégalité:

    Je ne vois toujours pas comment trouver les deux dernières.....
    Help....

    NB: les angles que j'avais nommé a sont en fait nommés pour ne pas confondre avec le a du coef.

  13. #12
    invite9c9b9968

    Re : [TS] Polynôme du quatrième degré

    Bonsoir Jon,

    Je viens de rentrer du boulot il y a peu, donc je ne pouvais pas trop te répondre avant !

    Essaie de voir ce que tu as sans sommer ou multiplier les racines : tu as déjà des informations intéressantes sur chacune d'elles, de par les propriétés du cosinus

    G.

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