BGPC–LM100 Année 2007-2008
Méthodes de calcul et statistiques
Corrigé du contrôle continu du 29 mars 2008
I Nombres complexes et trigonométrie
Les 5 racines.
I.3 L’équation (1) s’écrit, en notant ρet θle module et l’argument de z:
ρ eiθ5=ρ5ei5θ= 1ei0⇒ρ5= 1 et 5θ= 0 [2π],
d’où ρ= 1 et θ=k2π/5où k∈ {0,1,2,3,4}. Soit les cinq racines :
z0= 1 , z1=ei2π/5, z2=ei4π/5, z3=ei6π/5, z3=ei8π/5.(3)
I.3 Le nombre 1 étant une des racines, on sait que l’on peut factoriser par z−1. Il suffit de développer le
polynôme de l’équation (2) :
(z−1) (z4+z3+z2+z+ 1) = z5©©
©
−z4©©
©
+z4−Z
Z
z3+@
@
z3©©
©
−z2©©
©
+z2HH
−zH
H
+z−1 = z5−1 = 0
I.4 Il suffit de développer et de regrouper les termes dépendants de φ:
(z2+φ z + 1)(z2−z/φ + 1) = z4+z2+ 1 + (z+z3)(φ−1/φ) = z4+z3+z2+z+ 1
si et seulement si φ−1/φ = 1, soit φ2−φ−1 = 0.
I.5 On résout l’équation du second degré en φ±= (1 ±√5)/2, dont seule la racine φ= (1 + √5)/2est
comprise entre 1 et 2.
II Vecteurs et matrices
Les 4 points.
II.2 On a : AB ≡−−→
AB =OB −OA = (2,2,2) −(1,1,1) = (1,1,1) ,
DC ≡−−→
DC =OC −OD = (1,0,1) −(0,1,1) = (1,−1,0) .
II.3 M·OA = (1 + 1/√2,1−1/√2,0) .
Comme il apparaîtra plus tard, Mest une isométrie de l’espace (matrice
orthogonale), de déterminant 1, laissant invariante la droite engendrée par le
vecteur i+j(c’est à dire telle que y=x,z= 0). C’est donc une rotation autour
de cet axe. On montre que l’angle de cette rotation est de π/2en constatant
que le vecteur k, perpendiculaire à l’axe, est amené dans le plan 0xy (3ècolonne de M).
II.4 Le calcul de det(M)de fait de façon la plus commode en développant par rapport à la dernière colonne :
det(M) = 1
√2
1
2
1
2
−1
√2
1
√2
+
1
2
1
2
−1
√2
1
√2
=1
√21
√2+1
√2= 1
II.5 Il s’ensuit que la matrice Mest inversible. On peut évaluer son inverse par la méthode de Gauss,
en commençant par multiplier par 2 les deux premières lignes et par η=√2la troisième, puis en
permutant les deuxième et troisième lignes (pour éviter un pivot nul) :
1 1 η|2 0 0
−1 1 0 |0 0 η
1 1 −η|0 2 0
`2←(`1+`2)/2
−−−−−−−→
`3←`3−`1
1 1 η|+2 0 0
0 1 η/2|+1 0 η/2
0 0 −2η|−2 2 0
`1←`1−`2
−−−−−→
`3←−`3/2η
1 0 η/2|+1 0 −η/2
0 1 η/2|+1 0 η/2
0 0 1 |1/η −1/η 0
`1←`1−η`3/2
−−−−−−→
`2←`2−η`3/2
1 0 0 |+1/2 1/2−η/2
0 1 0 |+1/2 2/2η/2
0 0 1 |1/η −1/η 0
1