Sujet 11 - Exercice 2

15 min
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Les questions sont toutes indépendantes.
Question 1

Soit PP un polynôme tel que les restes de la division euclidienne de PP par (X−1)\left(X-1\right), (X+1)\left(X+1\right) et (X+2)\left(X+2\right) soient 44, 88 et 1010.
Déterminer le reste de la division euclidienne de PP par (X−1)(X+1)(X+2)\left(X-1\right)\left(X+1\right)\left(X+2\right) .

Correction
Si on écrit la division euclidienne, on a : P(X)=(X−1)(X+1)(X+2)Q+RP\left(X\right)=\left(X-1\right)\left(X+1\right)\left(X+2\right)Q+R où R(X)=aX2+bX+cR\left(X\right)=aX^2+bX+c     \;\; car deg⁡(R)<deg⁡((X−1)(X+1)(X+2))\deg \left(R\right) < \deg\left(\left(X-1\right)\left(X+1\right)\left(X+2\right)\right) et (a;b;c)∈R3\left(a;b;c\right)\in \mathbb{R}^3 .
Ainsi :
P(X)=(X−1)(X+1)(X+2)Q+aX2+bX+cP\left(X\right)=\left(X-1\right)\left(X+1\right)\left(X+2\right)Q+aX^2+bX+c
De plus, nous savons que P(1)=4P\left(1\right)=4 ; P(−1)=8P\left(-1\right)=8 et P(2)=10P\left(2\right)=10.
Il vient alors que :
P(1)=4⟹a+b+c=4P\left(1\right)=4\Longrightarrow a+b+c=4
P(−1)=4⟹a−b+c=8P\left(-1\right)=4\Longrightarrow a-b+c=8
P(2)=10⟹4a+2b+c=10P\left(2\right)=10\Longrightarrow 4a+2b+c=10
On en déduit le système suivant :
{a+b+c=4a−b+c=84a+2b+c=10\left\{ \begin{array}{ccc}a+b+c & = & 4 \\ a-b+c & = & 8 \\ 4a+2b+c & = & 10 \end{array}\right.
Nous résolvons directement le système et on obtient : {a=83b=−2c=103\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & \frac{8}{3} \\ b & = & -2 \\ c & = & \frac{10}{3} \end{array}\right.
Le reste de la division euclidienne de PP par (X−1)(X+1)(X+2)\left(X-1\right)\left(X+1\right)\left(X+2\right) est alors
R(X)=83X2−2X+103R\left(X\right)=\frac{8}{3}X^2-2X+\frac{10}{3}
Question 2

Déterminer les réels aa et bb tels que X2+3X^2+3 divise X4+X3+aX2+bX+3X^4+X^3+aX^2+bX+3 .

Correction
La division euclidienne de X4+X3+aX2+bX+3X^4+X^3+aX^2+bX+3 par X2+3X^2+3 nous permet d'écrire que :
X4+X3+aX2+bX+3=(X2+3)(X2+X+a−3)+(b−3)X−3a+12X^4+X^3+aX^2+bX+3=\left(X^2+3\right)\left(X^2+X+a-3\right)+\left(b-3\right)X-3a+12.
D'après les hypothèses nous savons que X2+3X^2+3 divise X4+X3+aX2+bX+3X^4+X^3+aX^2+bX+3. Il faut alors que le reste soit nul.
Autrement dit, il faut que : (b−3)X−3a+12=0\left(b-3\right)X-3a+12=0 .
On obtient le système suivant :
{b−3=0−3a+12=0\left\{ \begin{array}{ccc}b-3 & = & 0 \\ -3a+12 & = & 0 \end{array}\right.
Ainsi :
{b=3a=4\left\{ \begin{array}{ccc}b & = & 3 \\ a & = & 4 \end{array}\right.

Les réels aa et bb tels que X2+3X^2+3 divise X4+X3+aX2+bX+3X^4+X^3+aX^2+bX+3 sont alors a=4a=4 et b=3b=3 .

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