Mathématiquesecg12 min de lectureLecture libre

Polynomes

Degré, division euclidienne, racines, factorisation et relations coefficients-racines.

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Introduction

L'étude des polynômes est un chapitre d'algèbre fondamental. Les techniques de factorisation et le lien racines-coefficients sont très utilisés en algèbre linéaire (polynôme caractéristique, Cayley-Hamilton).


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Définitions essentielles

Définition : Polynôme — P(X) = aₙXⁿ + aₙ₋₁Xⁿ⁻¹ + … + a₁X + a₀ avec aₙ ≠ 0. Le degré est n.

Définition : Racine — α est racine de P si P(α) = 0. La multiplicité de α est le plus grand k tel que (X−α)ᵏ divise P.

Définition : Polynôme irréductible — Polynôme de degré ≥ 1 non factorisable en produit de polynômes de degré inférieur.


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Théorèmes et propriétés fondamentaux

Division euclidienne

Pour tout P et tout D ≠ 0, il existe un unique couple (Q, R) tel que P = D·Q + R avec deg(R) < deg(D).

Théorème de d'Alembert (fondamental de l'algèbre)

Tout polynôme de degré n ≥ 1 à coefficients complexes admet exactement n racines (comptées avec multiplicité).

A retenir

: Sur ℂ, tout polynôme se factorise entièrement en produit de facteurs de degré 1.

Relations coefficients-racines (Vieta)

Si P(X) = aₙ(X − x₁)(X − x₂)…(X − xₙ), alors :

  • x₁ + x₂ + … + xₙ = −aₙ₋₁/aₙ
  • x₁·x₂·…·xₙ = (−1)ⁿ·a₀/aₙ

Cas du degré 2

ax² + bx + c = 0 : Δ = b² − 4ac, racines x = (−b ± √Δ)/(2a).


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Formules clés

PropriétéFormule
deg(P·Q)deg(P) + deg(Q)
deg(P+Q)≤ max(deg P, deg Q)
Nombre de racines≤ deg(P)
P(α) = 0⟺ (X−α) divise P
Racines conjuguéesSi P ∈ ℝ[X] et z ∈ ℂ est racine, alors z̄ aussi
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Méthodes types

Méthode : Factoriser un polynôme

  1. 1Chercher les racines évidentes (0, 1, −1, etc.)
  2. 2Effectuer la division euclidienne par (X − racine)
  3. 3Recommencer sur le quotient
  4. 4Utiliser le discriminant pour les facteurs de degré 2

Méthode : Décomposition en éléments simples (introduction)

  1. 1Factoriser le dénominateur
  2. 2Écrire la décomposition avec des constantes indéterminées
  3. 3Identifier les constantes (valeurs remarquables ou développement)

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Pièges classiques

  • Sur ℝ, un polynôme peut avoir moins de racines que son degré (ex : X² + 1)
  • Ne pas confondre polynôme et fonction polynomiale
  • deg(P + Q) peut être strictement inférieur à max(deg P, deg Q) si les termes dominants s'annulent
  • Les relations de Vieta donnent des sommes symétriques, pas les racines individuelles

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