CNAM GEII première année Mathématiques Cours 3 : Fonctions polynômes, fonctions rationnelles



Documents pareils
Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

Baccalauréat ES Pondichéry 7 avril 2014 Corrigé

Partie 1 - Séquence 3 Original d une fonction

Pour l épreuve d algèbre, les calculatrices sont interdites.

Introduction à l étude des Corps Finis

Mathématiques Première L, ES, S, Concours Post-Bac Equations et inéquations du second degré FORMAV

Extrait du poly de Stage de Grésillon 1, août 2010

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Complément d information concernant la fiche de concordance

NOMBRES COMPLEXES. Exercice 1 :

Formes quadratiques. 1 Formes quadratiques et formes polaires associées. Imen BHOURI. 1.1 Définitions

Fonctions de plusieurs variables

TOUT CE QU IL FAUT SAVOIR POUR LE BREVET

Bac Blanc Terminale ES - Février 2011 Épreuve de Mathématiques (durée 3 heures)

Chapitre 1 : Évolution COURS

avec des nombres entiers

3 Approximation de solutions d équations

Du Premier au Second Degré

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours.

Correction de l examen de la première session

1 radian. De même, la longueur d un arc de cercle de rayon R et dont l angle au centre a pour mesure α radians est α R. R AB =R.

C f tracée ci- contre est la représentation graphique d une

Correction du baccalauréat ES/L Métropole 20 juin 2014

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

Représentation géométrique d un nombre complexe

IV- Equations, inéquations dans R, Systèmes d équations

DOCM Solutions officielles = n 2 10.

Licence Sciences et Technologies Examen janvier 2010

Etude de fonctions: procédure et exemple

Fonctions homographiques

a et b étant deux nombres relatifs donnés, une fonction affine est une fonction qui a un nombre x associe le nombre ax + b

Polynômes à plusieurs variables. Résultant

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

Une forme générale de la conjecture abc

Rappels sur les suites - Algorithme

Maple: premiers calculs et premières applications

Continuité et dérivabilité d une fonction

Factorisation Factoriser en utilisant un facteur commun Fiche méthode

Mathématiques Algèbre et géométrie

Vous revisiterez tous les nombres rencontrés au collège, en commençant par les nombres entiers pour finir par les nombres réels.

UNIVERSITE IBN ZOHR Faculté des sciences Agadir. Filière SMA & SMI. Semestre 1. Module : Algèbre 1

Baccalauréat L spécialité, Métropole et Réunion, 19 juin 2009 Corrigé.

Souad EL Bernoussi. Groupe d Analyse Numérique et Optimisation Rabat http ://

I. Polynômes de Tchebychev

Chapitre 4: Dérivée d'une fonction et règles de calcul

Taux d évolution moyen.

SOCLE COMMUN - La Compétence 3 Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique

LE PRODUIT SCALAIRE ( En première S )

Raisonnement par récurrence Suites numériques

Fonctions de plusieurs variables et applications pour l ingénieur

Livret de liaison Seconde - Première S

Fonctions de plusieurs variables, intégrales multiples, et intégrales dépendant d un paramètre

Probabilités conditionnelles Exercices corrigés

FctsAffines.nb 1. Mathématiques, 1-ère année Edition Fonctions affines


Représentation des Nombres

2. RAPPEL DES TECHNIQUES DE CALCUL DANS R

Continuité en un point

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

Chapitre 11. Séries de Fourier. Nous supposons connues les formules donnant les coefficients de Fourier d une fonction 2 - périodique :

Développements limités, équivalents et calculs de limites

Présentation du langage et premières fonctions

Programmation linéaire

Calcul intégral élémentaire en plusieurs variables

Exercices sur les équations du premier degré

Structures algébriques

Cours3. Applications continues et homéomorphismes. 1 Rappel sur les images réciproques

Bien lire l énoncé 2 fois avant de continuer - Méthodes et/ou Explications Réponses. Antécédents d un nombre par une fonction

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

Simulation de variables aléatoires

1 Complément sur la projection du nuage des individus

Cours d arithmétique Première partie

Fonction inverse Fonctions homographiques

Résolution de systèmes linéaires par des méthodes directes

108y= 1 où x et y sont des entiers

Exo7. Limites de fonctions. 1 Théorie. 2 Calculs

Tp 1 correction. Structures de données (IF2)

Proposition. Si G est un groupe simple d ordre 60 alors G est isomorphe à A 5.

Technique opératoire de la division (1)

Sites web éducatifs et ressources en mathématiques

Equations différentielles linéaires à coefficients constants

8.1 Généralités sur les fonctions de plusieurs variables réelles. f : R 2 R (x, y) 1 x 2 y 2

I. Ensemble de définition d'une fonction

DUT Techniques de commercialisation Mathématiques et statistiques appliquées

Limites finies en un point

Chapitre 2. Eléments pour comprendre un énoncé

Coefficients binomiaux

Exercice 3 (5 points) A(x) = 1-e -0039' e- 0,039x A '() -'-,..--,-,--,------:-- X = (l_e-0,039x)2

Différentiabilité ; Fonctions de plusieurs variables réelles

Corrigé des TD 1 à 5

Représentation d une distribution

Théorème du point fixe - Théorème de l inversion locale

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

Définition : On obtient les nombres entiers en ajoutant ou retranchant des unités à zéro.

Cours d Analyse I et II

La question est : dans 450 combien de fois 23. L opération est donc la division. Le diviseur. Le quotient

a) b)

Problème 1 : applications du plan affine

DÉRIVÉES. I Nombre dérivé - Tangente. Exercice 01 (voir réponses et correction) ( voir animation )

Transcription:

CNAM GEII première année Mathématiques Cours 3 : Fonctions polynômes, fonctions rationnelles Septembre 2011 1 Fonction polynôme de degré n On considère une fonction noté p (pour polynôme). définie sur R par p(x) = a n x n + a n 1 x n 1 +...a 0, les a i sont des coéfficients réels. Comme on l a vu pour un polynôme du secon degré, Il peut être intéressant de décomposer ce polynôme en polynômes élémentaires : irréductibles. Donnons d abord quelques exemples : Exemple 1 : p 1 (x) = x 4 2x 2 + 1 = (x 2 1) 2 = (x 1)(x 1)()() Ce polynôme se "casse" en quatre polynômes de degré 1 Exemple 2 : p 2 (x) = x 3 + x 2 + x = x(x 2 + ) Ce polynôme ne se casse pas en produit de polynômes de degré 1 sur R : un polynôme de degré trois ne possède pas trois racines comme on pourrais l imaginer. en revanche, en introduisant les nombres complexes, cela serais possible... 1

1.1 Factorisation d un polynôme Il y a un théorème d analyse très important mais pas si aisé à démontrer par des moyens élémentaire. Ce théorème est le théorème de d Alembert : Théorème Tout polynôme de degré n définit sur le corps des nombres complexes admet au moins une racine dans C. (ce n est évidement pas vrais sur le corps des nombres réels. Nous ne démontrons bien sûr pas ce théorème ; il y a un cas, ou la démonstration est évidente... Si le polynôme est de degré impair! c est du niveau de la terminale (même E.S). En deux mots, on sait que une fonction polynôme est continue, d autre part les limites en plus et moins l infini sont des infinis de signe contraires! ; On applique alors le théorème des valeurs intermédiaires qui assure le résultat. Un corollaire évident est le suivant : Corollaire Tout polynômes de degré n admet exactement n racines complexes. on montre ce résultat par récurrence. Théorème On considère un polynôme à coefficients réels si z est une racine de ce polynôme, alors son conjugé z aussi. La démonstration est façile! : Démonstration il suffit de remarquer que z n =z n. Alors : a n z n +...a 1 z + a 0 = a n z n +...a 1 z + a 0 = a n z n +...a 1 z + a 0 =0 Application On peut alors factoriser le polynôme par (x z)(x z) or, (x z)(x z) = x 2 (z + z)x + z z : il sagit d un polynôme de degré 2 a coefficients réels 2

Théorème de décomposition sur R Tout polynôme de degré n à coéfficients réels, se décompose en produit de polynômes de degré 1 et de polynômes de degrés deux a coéfficients réels. Démonstration On applique le théorème de D Alembert (dit théorème fondamental de l algèbre) Il y a au moins une racine. si cette racine est réelle, on peut factoriser le polynôme par un polynôme de degré 1 ; si elle est complexe, on peut factoriser le polynôme par une polynôme de degré 2 à coéfficients reels (Théorème précédent). et on recommence... A la fin on récupère un produit de polynômes qui sont de degrés 1 ou 2 1.2 Division euclidienne de deux polynômes Si on considère deux polynômes A et B de degré respectifs n et m avec n>m, alors il existe deux autre polynômes Q et R respectivement quotient et reste, de la division euclidienne de A par B tel que A = BQ+R avec deg(r)<deg(q). Exemple Effectuons la division euclidienne de A(x)= x 3 + x 2 + x + 2 par B(x)=() on trouve : x 3 + x 2 + = ()(x 2 + ) + 1 Calcul pratique On pose la division comme pour les nombres entiers et on ordonne les polynômes par puissances décroissantes : x 3 + 2x 2 + 2x + 2 x 3 + x 2 x 2 + x 2 + 2x + 2 x 2 + x x + 2 1 3

2 Fonctions rationnelles Dans R, on peut définir le sous ensemble Q des nombres rationnels, quotient de deux entiers. On peut de même définir le quotient de deux fonctions polynômes, on obtient ainsi l ensemble des fonctions rationnelles. Définition On appelle fonction rationnelles le quotient de deux fonctions polynômes. Forme canonique Une fonction rationnelle admet une decomposition sous la forme d une partie entière (polynôme) et d une partie polaire sous la forme d une fonction rationnelle dont le degré du numérateur est strictement inférieur à celui du dénominateur : A(x) B(x) P (x) = C(x) +. On peut vérifier cela en faisant la division euclidienne. Exemple On reprend l exemple précédent : x 3 + x 2 + x + 2 = x 2 + + 1 La partie polaire est dans ce cas mise sous forme canonique : un seul pôle simple, mais ce n est pas toujours le cas. pour de nombreuses applications comme par exemple l intégration des fonctions rationnelles, on doit aplliquer la méthode de la décomposition en éléments simples de la partie polaire c est ce qui va nous occuper à présent. 2.1 Décomposition des fonctions rationnelles en éléments simples On envisage la partie polaire d une fraction rationnelle, P (x) alors le degré du numérateur est inférieur a celui du dénominateur ; Le polynôme se factorise donc d après les résultats précédents en produit de polynômes de degrés un, ou deux : Q((x) possède uniquement des facteurs (x α) n : pôles simples et des facteurs (x 2 px + q) m irréductibles (p 2 4q < 0). On admet le théorème suivant : 4

Théorème La fractions rationnelles P (x) α i est une somme de termes, i = 1,...n pour chaque facteur (x α) (x α) i β i x + γ i ((x 2 px + q), j = 1,...m pour chaque facteur j (x2 px + q) Determination des coefficients Pour determiner tous les coefficients α puis tous les coefficients β, γ, on peut procéder par identification dans les cas simples, Si il y a trop de coefficients, on utilise certaines astuces simplificatrices que nous détaillerons dans les exemples. Exemple d application 2x 1) décomposer en éléments simples : x(x 2 1) On a trois pôles simples x, x 1, 2 x(x 2 1) = a x + b x 1 + c On multiplie par x+1 et on fait x = 1, on obtient le coefficient c : c = 1/2 On multiplie par x 1 et on fait x = +1, on obtient le coefficient b : b = 3/2 On multiplie par x et on fait x = 0, on obtient le coefficient a : a = 1 finalement : 2 x(x 2 1) = 1 x + 3/2 x 1 + 1/2 5