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Polynôme du second degré (et plus)

Résolution d'équations polynomiales de degré 2 et 3. (lien vers les exercices)

Exemple où une factorisation est obligatoire !

Résoudre z2+(3i+1)z=0 dans C

z2+(3i+1)z=0z(z+3i+1)=0{z=0z=13i

SC={0 ; 13i}

Note : l'utilisation du réalisant est à proscrire.

L'équation : az2+bz+c=0 avec aR0, bR, cR

  • admet une ou deux racines réelles lorsque ρ=b24ac0
  • admet deux solutions complexes conjuguées lorsque ρ=b24ac<0 qui sont :

z1=bi|ρ|2aetz2=b+i|ρ|2a.

Rappel : |ρ| est la valeur absolue de ρR

Exemple : Résoudre dans C l'équation z28z+52=0

  • ρ=b24ac=644.52=144=144 i2
  • z=8±12i2
  • SC={4+6 i ; 46 i}

On observe que ce polynôme complexe du second degré, ayant des coefficients réels, présente la particularité d'avoir deux racines complexes qui sont conjuguées l'une de l'autre. Cette caractéristique n'est pas fortuite et on trouvera plus loin une démonstration rigoureuse pour tous les polynômes complexes à coefficients réels.

Soit a,b,cC avec a0.

Les solutions de l'équation az2+bz+c=0, d'inconnue zC, sont b+RCC(ρ)2a et bRCC(ρ)2a, où RCC(ρ) est l'une quelconque des deux racines carrées du réalisant b24ac.

Les solutions de l'équation z2(3+i)z+2+i=0, d'inconnue zC, sont 1 et 2+i.

En effet, ρ=(3+i)24(2+i)=2i et RCC(ρ)={1+i1i (voir Racines carrées d'un nombre complexe sous forme algébrique)

dès lors, z1=3+i+1+i2=2+i et z2=3+i1i2=1

Autres équations

Équations de degré 3 : az3+bz2+cz+d=0

  1. On détermine une racine évidente α (parmi les diviseurs du terme indépendant)
  2. On en déduit une factorisation par (zα) (méthode de Hörner)
  3. On conclut grâce au théorème du produit nul.
  4. Exemple : résoudre z33z2+3z+7=0.
    Parmi les diviseurs du terme indépendant, 1 est une racine du polynôme P(z)=z33z2+3z+7 (en effet, P(1)=133+7=0)
    on a donc P(z)=(z+1)(z2+αz+β)

Méthode de Hörner (voir Schéma de Hörner) : 133711471470

Il reste à résoudre z24z+7=0

Son réalisant est : ρ=12

Les deux autres racines sont : z1=4i|12|2=2i3etz2=4+i|12|2=2+i3.


Polynôme complexe à coefficients réels

Tout polynôme complexe à coefficients réels admet un nombre pair de racines complexes non réelles. Ces racines sont alors conjuguées deux à deux.

Preuve

Preuve

Soit un polynôme P de degré n à coefficients réels : P(z)=nk=0akzk=anzn+an1zn1++a1z+a0 On suppose que z0 est racine de P, montrons alors que ¯z0 est aussi racine de P. P(z0)=0¯P(z0)=¯0¯anzn0+an1zn10++a1z0+a0=¯0¯anzn0+¯an1zn10++¯a1z0+¯a0=0¯an¯zn0+¯an1¯zn10++¯a1¯z0+¯a0=0 Comme les coefficients sont réels, k{0,1,,n},¯ak=ak et ¯zn=ˉzn P(z0)=0an¯z0n+an1¯z0n1++a1¯z0+a0=0P(¯z0)=0et¯z0 racine du polynôme P

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  • Dernière modification : 2024/09/12 13:46
  • de Frédéric Lancereau