Algèbre. Corrigé du devoir surveillé de mars 2013
Question de cours.
•Existence. Posons F=A
B, avec A,Bdans K[X](B6= 0) et faisons la division euclidienne de A
par B:A=BQ +R,deg R < deg B. Donc F=Q+R
Bavec deg R
B= deg R−deg B < 0et on peut
prendre E=Q,G=R
B.
•Unicité. Si F=E+G=E0+G0avec E,E0dans K[X]et deg G < 0,deg G0<0, alors
E−E0=G0−Gdonc deg(E−E0) = deg(G0−G)<0; mais E−E0est un polynôme, donc
E−E0= 0 (unicité de E) et donc aussi G0−G= 0 (unicité de G).
•Autre façon de formuler la chose : si F=A
Bavec A,Bdans K[X](B6= 0), alors on aura
F=E+Goù E∈K[X]et deg G < 0ssi A=EB +GB où E∈K[X],GB =A−EB ∈K[X]
et deg(GB)<deg B, i.e. ssi Eet GB sont respectivement le quotient et le reste de la division
euclidienne de Apar B, d’où l’existence et l’unicité.
•Ce qui précède montre que Eest le quotient de la division euclidienne de Apar B, donc :
−Si deg F < 0, i.e. si deg A < deg B, alors E= 0 et donc deg E=−∞.
−Si deg F≥0, alors deg E= deg A−deg B= deg F.
Exercice 1.
(1) Par hypothèse, P−Qest de degré ≤net possède au moins kracines a1, . . . , ak: donc si k > n,
P−Q= 0 (car le nombre de racines d’un polynôme non nul ne peut surpasser son degré).
(2) Ici, P−Qest de degré ≤2net possède au moins kracines a1, . . . , akd’ordre ≥2, donc au
moins 2kracines comptées avec leur multiplicité : et donc si k > n, i.e. si 2k > 2n, on a P−Q= 0.
(3) Soit p∈N∗. Soient Pet Qdeux polynômes de K[X](K=Rou C), chacun de degré ≤pn
(n∈N∗), et soient kéléments distincts a1, . . . , akdans Ktels que P(j)(ai) = Q(j)(ai)pour tout
i∈ {1, . . . , k}et tout j∈ {0, . . . , p −1}. Il s’agit de montrer que si k > n, les polynômes Pet Q
sont égaux. Et, en effet, les hypothèses impliquent que P−Qest de degré ≤pn et possède au moins
kracines a1, . . . , akd’ordre ≥p, donc au moins pk racines comptées avec leur multiplicité : et donc
si k > n, i.e. si pk > pn, on a P−Q= 0.
Exercice 2.
(1) L’algorithme d’Euclide donne : A(X) = B(X) + X3−2X,B(X)=(X3−2X)(X+ 1) + X2−2,
X3−2X= (X2−2)X. Donc D(X) = X2−2.
Reportant X3−2X= (X2−2)Xdans B(X) = (X3−2X)(X+ 1) + X2−2on obtient B(X) =
(X2−2)[X(X+ 1) + 1], donc B(X)/D(X) = X(X+ 1) + 1 = X2+X+ 1. (On peut aussi faire la
division de B(X)par D(X).) Reportant dans A(X) = B(X)+X3−2X, ou bien faisant directement
la division de A(X)par D(X), on trouve : A(X)/D(X) = X2+ 2X+ 1 = (X+ 1)2.
Comme Aet Bsont unitaires, on a M(X) = A(X)B(X)/D(X).
En faisant le produit A(X)(X2+X+ 1), ou B(X)(X2+ 2X+ 1), on trouve :
M(X) = X6+ 3X5+ 2X4−3X3−7X2−6X−2.
(2) En remontant dans l’algorithme d’Euclide, on a : D(X) = B(X)−(X3−2X)(X+1) et X3−2X=
A(X)−B(X), donc D(X) = B(X)−(A(X)−B(X))(X+ 1) = −(X+ 1)A(X) + (X+ 2)B(X),
d’où la solution minimale U0(X) = −(X+ 1),V0(X) = X+ 2.
La solution générale est :
U(X) = U0(X) + S(X)B(X)/D(X) = −(X+ 1) + (X2+X+ 1)S(X),
V(X) = V0(X)−S(X)A(X)/D(X) = X+ 2 −(X+ 1)2S(X), avec S(X)quelconque.