
Polynômes
Dans toute la suite, Kdésigne le corps des réels, le corps des complexes ou un sous corps de C.
1. (K[X],+,⋅)
1.1. Dénitions.
Dénition
(Dénition d’un polynôme)
.
On appelle polynôme formel à coecients dans
K
(ou polynôme à
une indéterminée
X
) toute suite innie d’éléments de
K
notée
(a0,a1,...,an,...)
, avec
∀i∈Nai∈K
, telle
qu’à partir d’un certain rang tous les éléments de la suite sont nuls.
On notera P=(a0,a1,...,an,...). Les aisont les coecients de Pet a0est appelé terme constant.
On note K[X]l’ensemble des polynômes à coecients dans K.
Polynôme nul. C’est le polynôme tel que ∀i∈N,ai=0et on le note 0K[X].
Dénition (degré et valuation).Soit P=(a0,a1,...,an,...)∈K[X]un polynôme non nul.
Le degré de
P
est le plus grand indice
n∈N
tel que
an≠0
et pour tout
k>n
on a
ak=0
. On le note
deg(P).
La valuation de
P
est le plus petit indice
i
tel que
ai≠0
et si il existe
k∈N
avec
k<i
alors
ak=0
. On le
note val(P).
Propriété. Si P=(a0,a1,...,an,...)∈K[X]un polynôme non nul, alors :
–∀k>deg Pon a ak=0
– si val P≥1alors ∀0≤k<val Pon a ak=0
–val P≤deg P
–val P=deg P⇔P=(0,...,0,an(≠0),0,...,0,...). Dans ce cas Pest appelé monôme.
Égalité de deux polynômes.
Les deux polynômes
P=(a0,a1,...,an,...)
et
Q=(b0,b1,...,bn,...)
sont
égaux (on écrit P=Q) si et seulement si ai=bipour tout i∈N.
1.2.
Opérations sur les polynômes – structure de K[X].
Dans la suite,
P=(a0,a1,...,an,...)
et
Q=
(b0,b1,...,bn,...).
Somme de Pet Q.
Le polynôme somme de
P
et
Q
, noté
P+Q
est égal à
(a0+b0,a1+b1,...,an+bn,...)
.
P+Qest un polynôme car pour tout k>max(deg P,deg Q)on a ak+bk=0.
Cette addition est une loi de composition interne qui procure à
K[X]
une structure de groupe abélien,
(K[X],+)
. L’élément neutre pour cette loi est le polynôme nul
0K[X]
et le symétrique de
P
pour cette addition
est le polynôme noté −Pdéni par −P=(−a0,−a1,...,−an,...).
Multiplication interne de Pet Q.On pose P×Q=PQ =(c0,c1,...,cn,...)déni par
∀k∈N,ck=
k
i=0
aibk−i.
PQ
est un polynôme car si
k>deg P+deg Q
alors
ck=0
. Il sut de remarquer que si
i∈{0,...,k}
(avec
k>deg P+deg Q
) alors
i≤deg P⇒k−i≥k−deg P>deg Q⇒bk−i=0
et
i>deg P⇒ai=0
, ce qui
donne dans tous les cas aibk−i=0, d’où ck=0.
On démontre que si
P
,
Q
et
R
sont des polynômes alors
PQ =QP
,
(PQ)R=P(QR)
et
(P+Q)R=
PR +QR
. De plus la relation (à vérier)
(1,0,...,0,...)P=P(1,0,...,0,...)=P
nous montre que
(1,0,...,0,...)est l’élément neutre pour la multiplication interne.
Conclusion. (K[X],+,⋅)est un anneau commutatif unitaire.
Proposition. Si Pet Qsont deux polynômes non nuls alors deg(PQ)=deg P+deg Q.
Preuve.
On sait déjà que si
k≥deg P+deg Q+1
alors
ck=0
. Posons
n=deg P
,
m=deg Q
et montrons
que cn+m=anbm. D’après la dénition cn+m=∑n+m
k=0akbn+m−k. Or d’après la dénition du degré on a :
–k<deg P⇒n+m−k>m⇒bn+m−k=0