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Les polynômes , Notes de Mathématiques

Les polynômes intervenant dans ce problème sont des polynômes à une indéter- minée sur le corps des nombres réels. Un polynôme pourra être indifférem-.

Typologie: Notes

2021/2022

Téléchargé le 19/05/2022

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MATHÉMATIQUES I
Concours Centrale-Supélec 2005 1/4
MATHÉMATIQUES I Filière TSI
Les polynômes intervenant dans ce problème sont des polynômes à une indéter-
minée sur le corps des nombres réels. Un polynôme pourra être indifférem-
ment noté ou . On désigne par l’espace vectoriel des fonctions continues
de sur , par le sous-espace vectoriel de constitué des polynômes de
degré inférieur ou égal à ( entier naturel), et par la partie entière d’un
entier .
Partie I -
I.A - désignant la fonction cosinus hyperbolique et la fonction sinus hyper-
bolique, on rappelle que : .
I.A.1) Montrer que, .
I.A.2) En déduire, pour tout entier naturel , l’existence d’un polynôme
tel que : , .
Expliciter , , , et .
I.B -
I.B.1) Démontrer que pour tout :
En déduire que la suite est unique.
I.B.2) Démontrer que, pour tout entier naturel :
, .
I.B.3) Calculer le terme de plus haut degré de . Déterminer la parité de
.
I.B.4) Démontrer que, si et , alors .
I.C - Dans cette question est un entier naturel non nul fixé.
Démontrer que les racines de sont toutes réelles, distinctes, et qu’elles
appartiennent à l’intervalle . Elles seront notées , de telle
sorte que la suite des soit strictement décroissante. On déterminera la valeur
de .
XIR
PPX() E
11,[] IR FnE
nn n[]
n
ch sh
αIR nIN enα
,, chαshα+()
n
=
αIR nIN chnα,, n
2k
⎝⎠
⎛⎞
chα()
n2kch2α1()
k
k0=
n2[]
=
nP
n
αIR ch nα() Pnchα()=
P0P1P2P3P4
n2
PnX()Pn2 X()+2XP
n1 X()=
Pn
()
nIN
n
αIR Pnαcos() nα()cos=
Pn
Pn
x1>n1
Pnx() 1>
n
Pn
]11],xi
0in1≤≤
xi
xi
pf3
pf4

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MATHÉMATIQUES I

Les polynômes intervenant dans ce problème sont des polynômes à une indéter-

minée sur le corps des nombres réels. Un polynôme pourra être indifférem-

ment noté ou. On désigne par l’espace vectoriel des fonctions continues

de sur , par le sous-espace vectoriel de constitué des polynômes de

degré inférieur ou égal à ( entier naturel), et par la partie entière d’un

entier.

Partie I -

I.A - désignant la fonction cosinus hyperbolique et la fonction sinus hyper-

bolique, on rappelle que :.

I.A.1) Montrer que,.

I.A.2) En déduire, pour tout entier naturel , l’existence d’un polynôme

tel que : ,.

Expliciter , , , et.

I.B -

I.B.1) Démontrer que pour tout :

En déduire que la suite est unique.

I.B.2) Démontrer que, pour tout entier naturel :

I.B.3) Calculer le terme de plus haut degré de. Déterminer la parité de

I.B.4) Démontrer que, si et , alors.

I.C - Dans cette question est un entier naturel non nul fixé.

Démontrer que les racines de sont toutes réelles, distinctes, et qu’elles

appartiennent à l’intervalle. Elles seront notées , de telle

sorte que la suite des soit strictement décroissante. On déterminera la valeur

de.

X IR

P P X( ) E

[– 1 1, ] IR F (^) n E n n [ n] n

ch sh ∀ α ∈IR, ∀n ∈IN ,e nα =( chα +shα)n

∀ α ∈IR ,∀n ∈IN, chnα

n ⎝ (^2) k⎠

⎛ ⎞ (^) ( chα)n^ –^2 k( ch 2 α – 1 )k k = 0

[ n ⁄ 2 ]

n P (^) n ∀ α ∈IR ch (n α) =P (^) n ( chα) P 0 P 1 P 2 P 3 P 4

n ≥ 2 P (^) n ( X) + P (^) n – 2 ( X)= 2 X P (^) n – 1 ( X) ( P (^) n)n ∈IN n ∀ α ∈IR P (^) n ( cosα) =cos( nα) P (^) n P (^) n x > 1 n ≥ 1 P (^) n ( x) > 1 n P (^) n ] 1 1]– , x (^) i 0 ≤ i ≤n – 1 x (^) i x (^) i

Filière TSI

Partie II -

II.A -

II.A.1) Pour élément de , justifier la convergence de l’intégrale :

II.A.2) Montrer que l’application de dans définie par

définit un produit scalaire sur. On notera la norme associée à ce produit

scalaire.

II.B - Pour un entier naturel , on pose :

Établir une relation de récurrence entre et , pour. En déduire la

valeur de.

II.C -

II.C.1) Calculer, pour et entiers naturels :

Que peut-on en déduire?

II.C.2) Démontrer que

lorsque et sont deux entiers naturels tels que.

II.D - Soit la fonction de définie par. Calculer la distance de

au sous-espace , c’est-à-dire le nombre.

f E f t( ) 1 – t^2

  • 1 -----------------^ dt

1

Φ E × E IR

Φ : ( f ,g) a ( f g) f t( )^ g t( ) 1 – t^2

--------------------- dt

  • 1

1

E.

n

I (^) n t^

n

1 – t^2

  • 1 -----------------^ dt

1

I (^) n I (^) n – 2 n ≥ 2 I (^) n

m n P (^) n ( )tP (^) m ( )t 1 – t^2

------------------------------ dt

  • 1

1

t n^ P (^) m ( )t 1 – t^2

--------------------- dt

  • 1

1

∫ =^0

n m n <m h E h x( ) = 1 – x^2 h F 4 d h F( , 4 ) =infP ∈ F 4 h – P

IV.A.1) Déterminer , , pour que pour toute fonction poly-

nôme élément de.

IV.A.2) Démontrer qu’alors pour toute fonction polynôme de :

on pourra utiliser une division euclidienne par le polynôme.

IV.B - Justifier l’existence de l’intégrale

et déduire de IV.A) sa valeur.

IV.C - Pour fixé non nul, on désigne par les racines de (défi-

nies dans la partie I).

IV.C.1) Soit un réel tel que.

Exprimer la somme à l’aide de et de.

IV.C.2) En déduire pour un entier naturel donné, , la valeur de

IV.C.3) Démontrer qu’il existe un réel , que l’on déterminera, tel que, pour

toute fonction polynôme de , on ait

••• FIN •••

A 0 A 1 A 2 R P( ) = 0

P F 2

R P( ) = 0 P F 5

P 3

I x

5

  • x^2 – 2 x

--------------------------- dx

  • 2

0 = ∫

n ( x (^) j) 0 ≤ j ≤ n – 1 P (^) n

x sinx ≠ 0

cos(( 2 j + 1 )x) j = 0

n – 1 ∑ sin^ (^2 nx) sinx

k k ≤ 2 n – 1

S (^) k P (^) k ( x (^) j) j = 0

n – 1 = ∑

α P F 2 n – 1 P x( ) 1 – x^2

------------------ dx

  • 1

1 ∫ α^ P x(^ j) j = 0

n – 1 = ∑