Nombres complexes : équations polynomiales

Factoriser une expression de la forme znanz^{n}-a^{n} - Exercice 2

10 min
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Question 1

Factoriser z416z^{4} -16

Correction
  • Soient a{\color{red}a} et b{\color{blue}b} deux nombres complexes, la forme factorisée de a4b4{\color{red}a}^{4} -{\color{blue}b}^{4} est alors : a4b4=(ab)(a3+a2b+ab2+b3){\color{red}a}^{4} -{\color{blue}b}^{4} =\left({\color{red}a}-{\color{blue}b}\right)\left({\color{red}a}^{3} +{\color{red}a}^2{\color{blue}b}+{\color{red}a}{\color{blue}b}^2+{\color{blue}b}^{3} \right)
Nous pouvons écrire que : z416=z424z^{4} -16=z^{4} -2^{4}, ainsi :
z424=(z2)(z3+z2×2+z×22+23){\color{red}z}^{4} -{\color{blue}2}^{4} =\left({\color{red}z}-{\color{blue}2}\right)\left({\color{red}z}^{3} +{\color{red}z}^2\times{\color{blue}2}+{\color{red}z}\times{\color{blue}2}^2+{\color{blue}2}^{3} \right)
Finalement :
z424=(z2)(z3+2z2+4z+8)z^{4} -2^{4}=\left(z-2\right)\left(z^{3}+2z^2+4z+8\right)
Question 2

Factoriser z481z^{4} -81

Correction
  • Soient a{\color{red}a} et b{\color{blue}b} deux nombres complexes, la forme factorisée de a4b4{\color{red}a}^{4} -{\color{blue}b}^{4} est alors : a4b4=(ab)(a3+a2b+ab2+b3){\color{red}a}^{4} -{\color{blue}b}^{4} =\left({\color{red}a}-{\color{blue}b}\right)\left({\color{red}a}^{3} +{\color{red}a}^2{\color{blue}b}+{\color{red}a}{\color{blue}b}^2+{\color{blue}b}^{3} \right)
Nous pouvons écrire que : z481=z434z^{4} -81=z^{4} -3^{4}, ainsi :
z434=(z3)(z3+z2×3+z×32+33){\color{red}z}^{4} -{\color{blue}3}^{4} =\left({\color{red}z}-{\color{blue}3}\right)\left({\color{red}z}^{3} +{\color{red}z}^2\times{\color{blue}3}+{\color{red}z}\times{\color{blue}3}^2+{\color{blue}3}^{3} \right)
Finalement :
z434=(z3)(z3+3z2+9z+27)z^{4} -3^{4}=\left(z-3\right)\left(z^{3}+3z^2+9z+27\right)
Question 3

Factoriser 16z462516z^{4} -625

Correction
  • Soient a{\color{red}a} et b{\color{blue}b} deux nombres complexes, la forme factorisée de a4b4{\color{red}a}^{4} -{\color{blue}b}^{4} est alors : a4b4=(ab)(a3+a2b+ab2+b3){\color{red}a}^{4} -{\color{blue}b}^{4} =\left({\color{red}a}-{\color{blue}b}\right)\left({\color{red}a}^{3} +{\color{red}a}^2{\color{blue}b}+{\color{red}a}{\color{blue}b}^2+{\color{blue}b}^{3} \right)
Nous pouvons écrire que : 16z4625=(2z)45416z^{4} -625=\left(2z\right)^{4} -5^{4}, ainsi :
(2z)454=(2z5)((2z)3+(2z)2×5+2z×52+53)\left({\color{red}2z}\right)^{4} -{\color{blue}5}^{4} =\left({\color{red}2z}-{\color{blue}5}\right)\left(\left({\color{red}2z}\right)^{3} +\left({\color{red}2z}\right)^2\times{\color{blue}5}+{\color{red}2z}\times{\color{blue}5}^2+{\color{blue}5}^{3} \right)
Finalement :
(2z)454=(2z5)(8z3+20z2+50z+125)\left(2z\right)^{4} -5^{4}=\left(2z-5\right)\left(8z^{3}+20z^2+50z+125\right)