Racines Factorisation Pgcd 40Ad2D
1. **Énoncé du problème** :
Trouver les racines réelles, factoriser les polynômes $A(x)=x^5 - 3x^4 + 2x^3 - x^2 + 3x - 2$ et $B(x)=x^4 - 3x^3 + 6x^2 - 12x + 8$, puis déterminer le PGCD et PPCM de $A$ et $B$.
2. **Rappel des formules et règles importantes** :
- Les racines réelles d'un polynôme sont les valeurs de $x$ telles que le polynôme s'annule.
- La division euclidienne de polynômes permet d'écrire $A = BQ + R$ avec $ ext{deg}(R) < ext{deg}(B)$.
- Le PGCD est le plus grand polynôme divisant $A$ et $B$.
- Le PPCM est donné par $\mathrm{PPCM}(A,B) = \frac{A \times B}{\mathrm{PGCD}(A,B)}$.
3. **Trouver les racines réelles de $A(x)$** :
Tester les racines rationnelles possibles divisant le terme constant $-2$: $\pm1, \pm2$.
- $A(1) = 1 - 3 + 2 - 1 + 3 - 2 = 0$ donc $x=1$ est racine.
- $A(2) = 32 - 48 + 16 - 4 + 6 - 2 = 0$ donc $x=2$ est racine.
4. **Trouver les racines réelles de $B(x)$** :
Tester $\pm1, \pm2, \pm4, \pm8$.
- $B(1) = 1 - 3 + 6 - 12 + 8 = 0$ donc $x=1$ est racine.
- $B(2) = 16 - 24 + 24 - 24 + 8 = 0$ donc $x=2$ est racine.
5. **Division euclidienne de $A$ par $(x-1)$** :
- Coefficients de $A$: $[1, -3, 2, -1, 3, -2]$
- Division synthétique par $x-1$ donne quotient $Q_1(x) = x^4 - 2x^3 + 0x^2 -1x + 2$ et reste $0$.
6. **Division euclidienne de $Q_1$ par $(x-2)$** :
- Coefficients $[1, -2, 0, -1, 2]$
- Division synthétique par $x-2$ donne quotient $Q_2(x) = x^3 + 0x^2 + 0x -1$ et reste $0$.
7. **Factorisation partielle de $A$ dans $\mathbb{R}[x]$** :
$$A(x) = (x-1)(x-2)(x^3 - 1)$$
8. **Factorisation de $x^3 - 1$** :
Utiliser la différence de cubes :
$$x^3 - 1 = (x-1)(x^2 + x + 1)$$
9. **Factorisation complète de $A$ dans $\mathbb{R}[x]$** :
$$A(x) = (x-1)^2 (x-2) (x^2 + x + 1)$$
10. **Division euclidienne de $B$ par $(x-1)$** :
- Coefficients $[1, -3, 6, -12, 8]$
- Division synthétique par $x-1$ donne quotient $Q_3(x) = x^3 - 2x^2 + 4x - 8$ et reste $0$.
11. **Division euclidienne de $Q_3$ par $(x-2)$** :
- Coefficients $[1, -2, 4, -8]$
- Division synthétique par $x-2$ donne quotient $Q_4(x) = x^2 + 0x + 0$ et reste $0$.
12. **Factorisation complète de $B$ dans $\mathbb{R}[x]$** :
$$B(x) = (x-1)(x-2)^2 x^2$$
13. **Factorisation dans $\mathbb{C}[x]$** :
- $x^2 + x + 1$ a pour racines complexes $\frac{-1 \pm i\sqrt{3}}{2}$.
- Donc $A(x) = (x-1)^2 (x-2) (x - \frac{-1 + i\sqrt{3}}{2})(x - \frac{-1 - i\sqrt{3}}{2})$.
- $B(x) = (x-1)(x-2)^2 x^2$ (déjà factorisé en réels).
14. **Calcul du PGCD $(A,B)$** :
- Facteurs communs : $(x-1)$ et $(x-2)$
- $A$ a $(x-1)^2$, $B$ a $(x-1)^1$ donc PGCD prend la plus petite puissance : $(x-1)^1$
- $A$ a $(x-2)^1$, $B$ a $(x-2)^2$ donc PGCD prend $(x-2)^1$
- $B$ a $x^2$ mais $A$ n'a pas $x$ comme facteur.
- Donc $$\mathrm{PGCD}(A,B) = (x-1)(x-2)$$
15. **Calcul du PPCM $(A,B)$** :
$$\mathrm{PPCM}(A,B) = \frac{A \times B}{\mathrm{PGCD}(A,B)} = \frac{(x-1)^2 (x-2) (x^2 + x + 1) \times (x-1)(x-2)^2 x^2}{(x-1)(x-2)}$$
Simplification :
$$= (x-1) (x-2)^2 x^2 (x^2 + x + 1)$$
**Réponses finales** :
- Racines réelles de $A$: $1$ (multiplicité 2), $2$ (multiplicité 1)
- Racines réelles de $B$: $0$ (multiplicité 2), $1$ (multiplicité 1), $2$ (multiplicité 2)
- Factorisation dans $\mathbb{R}[x]$ :
$$A(x) = (x-1)^2 (x-2) (x^2 + x + 1)$$
$$B(x) = x^2 (x-1) (x-2)^2$$
- Factorisation dans $\mathbb{C}[x]$ :
$$A(x) = (x-1)^2 (x-2) (x - \frac{-1 + i\sqrt{3}}{2})(x - \frac{-1 - i\sqrt{3}}{2})$$
- PGCD :
$$\mathrm{PGCD}(A,B) = (x-1)(x-2)$$
- PPCM :
$$\mathrm{PPCM}(A,B) = (x-1)(x-2)^2 x^2 (x^2 + x + 1)$$