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Trouver une racine puis factoriser : degrés 3 et 4 - Exercice 2
20 min
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COMPETENCES:1°)Chercher.2°)Raisonner. On considère le polynôme P(z)=z3−z2+4z−4 .
Question 1
Démontrer que P admet deux racines imaginaires pures iy (y réel non nul) que l'on déterminera.
Correction
Un complexe est nul si et seulement si sa partie réelle et sa partie imaginaire sont toutes les deux nulles.
Soit y un réel non nul. P(iy)=0 équivaut successivement à : (iy)3−(iy)2+4iy−4=0 −iy3+y2+4iy−4=0 car i2=−1 et i3=−i y2−4+i(4y−y3)=0 {y2−4y(4−y2)==00 La première équation donne y2=4 , c'est-à-dire y=2 ou y=−2 , et alors 4−y2=0 : la deuxième équation est aussi vérifiée. Ainsi :
2i et −2i sont des racines de P
Question 2
En déduire une factorisation de P(z) .
Correction
Comme 2i et −2i sont des racines, P se factorise par (z−2i)(z+2i)=z2−(2i)2=z2+4 . On cherche donc des réels a et b tels que P(z)=(z2+4)(az+b) . (z2+4)(az+b)=az3+bz2+4az+4b Par identification avec z3−z2+4z−4 : a=1 , b=−1 , et on vérifie que 4a=4 et 4b=−4 . Finalement :
P(z)=(z2+4)(z−1)
Question 3
Résoudre dans C l'équation P(z)=0 .
Correction
P(z)=0 équivaut successivement à : (z−2i)(z+2i)(z−1)=0 . Il s'agit d'une équation produit nul. z=2i ou z=−2i ou z=1 Les solutions de l'équation sont donc :
S={1;−2i;2i}
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