Des évaluations successives seront obtenues par itération de: La précision désirée sera atteinte en augmentant le nombre des itérations. La méthode est aussi applicable à la variable complexe avec: sous réserve que l'approximation initiale soit complexe: après que toutes les racines réelles aient été déterminées avec des approximations initiales réelles, les racines complexes seront recherchées avec des approximations initiales complexes. Lorsqu'une première racine z 1 est déterminée, pour éviter que le procédé revienne sur cette valeur, le degré du polynôme est abaissé en le divisant par z- z 1): les racines du quotient seront les racines restant à découvrir. 1. 2 Cas d'une racine réelle Ce nouveau polynôme correspondant à: avec on obtient: et en identifiant avec les termes de même puissance du polynôme initial: il en résulte: ( s'agissant, pour l'instant, d'une racine réelle on a: z = x) 1. 3 Cas d'une paire de racines complexes conjuguées Le quotient sera établi partir des deux racines z 1 et z 1 *, l'abaissement portera donc sur deux degrés: En identifiant comme précédemment: On saura ainsi exprimer le nouveau polynôme, abaissé de un ou deux degrés selon que la racine extraite est réelle ou complexe, pour en extraire une nouvelle racine.
Étant donné que chaque polynôme à coefficients complexes peut être factorisé en facteurs de 1er degré (c'est une façon d'énoncer le théorème fondamental de l'algèbre), il s'ensuit que chaque polynôme à coefficients réels peut être factorisé en facteurs de degré ne dépassant pas 2: juste 1er -degrés et facteurs quadratiques. Si les racines sont a+bi et a-bi, elles forment un quadratique. Si la troisième racine est c, cela devient. Corollaire sur les polynômes de degré impair Il résulte du présent théorème et du théorème fondamental de l'algèbre que si le degré d'un polynôme réel est impair, il doit avoir au moins une racine réelle. Ceci peut être prouvé comme suit. Puisque les racines complexes non réelles viennent par paires conjuguées, il y en a un nombre pair; Mais un polynôme de degré impair a un nombre impair de racines; Par conséquent, certains d'entre eux doivent être réels. Cela demande quelques précautions en présence de racines multiples; mais une racine complexe et son conjugué ont la même multiplicité (et ce lemme n'est pas difficile à prouver).
Discriminant négatif, racines complexes En classe de première, on apprend à résoudre des équations du second degré. Il est enseigné que si le discriminant est négatif, le polynôme n'admet pas de racine. En fait si, mais les racines ne sont pas réelles. Si l'on travaille dans l' ensemble des complexes, il n'est pas plus difficile de les déterminer que dans \(\mathbb{R}. \) C'est l'une des grandes découvertes que font les élèves de terminale. Position du problème Un nombre complexe \(z\) est composé d'une partie réelle \(a\) et d'une partie imaginaire \(b. \) Il s'écrit \(z = a + ib, \) sachant que \(i\) est le nombre imaginaire dont le carré est -1. Un discriminant négatif \(\Delta\) signifie que l'équation \(az^2 + bz +c = 0\) admet deux solutions complexes conjuguées dans l'ensemble \(\mathbb{C}\) des complexes: \({z_1} = \frac{{ - b + i\sqrt {| \Delta |}}}{{2a}}\) et \({z_2} = \frac{{ - b - i\sqrt {| \Delta |}}}{{2a}}\) Démonstration La démonstration s'appuie sur la forme canonique.
Degré 4 [ modifier | modifier le code] Contrairement au degré 3, il n'y a pas forcément une racine réelle. Toutes les racines peuvent être complexes. Les résultats pour le degré 4 ressemblent à ceux pour le degré 3, avec l'existence de branches à image réelle sous forme de courbes complexes solution d'équation en y 2. Ces courbes sont donc symétriques, mais leur existence n'est pas assurée. Les branches sont orientées dans le sens inverse de la courbe réelle. Conclusion [ modifier | modifier le code] La visualisation des branches d'image réelle pour le degré 2 est intéressante et apporte l'information recherchée: où sont les racines complexes. La visualisation des branches d'image réelle pour les degrés supérieurs à 3 - quand elle est possible - n'apporte pas beaucoup, même si elle peut indiquer - quand elle est possible - où sont les racines complexes. Bibliographie [ modifier | modifier le code] LOMBARDO, P. NOMBRES ALGÉBRIQUES PRÉSENTÉS COMME SOLUTIONS DE SYSTÈMES D'ÉQUATIONS POLYNOMIALES.
\) Exemple Examinons sans plus attendre un exemple, tiré de l'épreuve du bac STI (GE, GET, GO) de décembre 2004, Nouvelle-Calédonie (pour des équations avec la forme algébrique, voir les équations de degré 2 dans \(\mathbb{C}\)). Dans l'ensemble \(\mathbb{C}\) des nombres complexes, résoudre l'équation d'inconnue \(z\): \(2z^2 + 10z + 25\) \(= 0. \) Écrire les solutions de cette équation sous la forme \(re^{i\theta}, \) où \(r\) est un nombre réel positif et \(\theta\) un nombre réel. La première partie de la question réclame une simple application des formules. Le discriminant est égal à \(10^2 - (4 \times 2 \times 25) = -100\) \({z_1} = \frac{{ - 10 + 10i}}{{2 \times 2}}\) \(= - \frac{5}{2} + \frac{5}{2}i\) \({z_2} = \frac{{ - 10 - 10i}}{{2 \times 2}}\) \(= - \frac{5}{2} - \frac{5}{2}i\) La deuxième partie de la question aurait davantage sa place en page de forme polaire des complexes mais traitons-la pour le plaisir. Calculons le module de \(z_1\) selon une procédure bien rôdée: \(|z_1|\) \(=\) \(\left| { - \frac{5}{2} + \frac{5}{2}i} \right|\) \(=\) \(\frac{5}{2}\left| {i - 1} \right|\) \(=\) \(\frac{5}{2}\sqrt {\left| { - 1 - {1^2}} \right|}\) \(=\) \(\frac{{5\sqrt 2}}{2}\) Quel peut bien être l'argument?
On peut aussi le contourner en ne considérant que des polynômes irréductibles; tout polynôme réel de degré impair doit avoir un facteur irréductible de degré impair, qui (n'ayant pas de racines multiples) doit avoir une racine réelle selon le raisonnement ci-dessus. Ce corollaire peut aussi être prouvé directement en utilisant le théorème des valeurs intermédiaires. Preuve Une preuve du théorème est la suivante: Considérons le polynôme où tous les a r sont réels. Supposons un nombre complexe ζ est une racine de P, qui est P ( ζ) = 0. Il doit être démontré que ainsi que. Si P ( ζ) = 0, qui peut être mis comme À présent et étant donné les propriétés de conjugaison complexe, Depuis, il s'ensuit que C'est-à-dire, Notez que cela ne fonctionne que parce que les a r sont réels, c'est-à-dire. Si l'un des coefficients n'était pas réel, les racines ne viendraient pas nécessairement par paires conjuguées. Remarques
Utilisons la forme trigonométrique.
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