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La méthode de Cardan pour les équations de degré 3 - Exercice 2
30 min
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COMPETENCES:1°)Calculer.2°)Raisonner. En 1572, Bombelli applique la même méthode à l'équation (F) : z3−15z−4=0 , avec z=u+v et uv=5 .
Question 1
Démontrer que u3+v3=4 et u3v3=125 , puis que u3 et v3 sont les solutions de X2−4X+125=0 .
Correction
D'après l'exercice 1 : (u+v)3=u3+v3+3uv(u+v) , donc avec uv=5 : z3=u3+v3+15z . Si z est une solution de (F) , z3−15z=4 , donc u3+v3=4 . De plus u3v3=(uv)3=125 . Deux nombres de somme 4 et de produit 125 sont les racines de :
X2−4X+125=0
Question 2
Résoudre l'équation X2−4X+125=0 .
Correction
Δ=(−4)2−4×1×125=16−500=−484 et 484=22 . X1=24−22i et X2=24+22i Ainsi :
u3=2+11i et v3=2−11i
Des nombres complexes apparaissent alors qu'on cherche une solution réelle : c'est en étudiant ce calcul que Bombelli a commencé à calculer avec les nombres complexes.
Question 3
Calculer (2+i)3 et (2−i)3 . En déduire une solution de (F) .
Correction
(2+i)2=3+4i donc (2+i)3=(3+4i)(2+i)=6+3i+8i+4i2=2+11i . De même (2−i)3=(2+i)3=2−11i . On prend u=2+i et v=2−i : on a bien uv=4+1=5 . Donc z=u+v=2+i+2−i d'où
z=4
Vérification : 43−15×4−4=64−60−4=0 .
Question 4
Résoudre dans C l'équation (F) .
Correction
Comme 4 est une racine : z3−15z−4=(z−4)(z2+4z+1) (en développant : z3+4z2+z−4z2−16z−4=z3−15z−4). Pour z2+4z+1=0 : Δ=16−4=12 , donc z=2−4±12=−2±3 . Les solutions de (F) sont donc :
S={4;−2−3;−2+3}
Les trois solutions sont réelles, et pourtant on les a trouvées en passant par 2±11i .
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