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ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 13 — Polynômes et fractions rationnelles · Exercices de synthèse

Exercice 71

Démonstration

Soit P(X)∈ℝ[X]P(X) \in \mathbb{R}[X] un polynôme n'admettant aucune racine réelle. Montrer que le polynôme Q(X)=∑n=0+∞P(n)(X)Q(X) = \sum_{n = 0}^{+\infty} P^{(n)}(X) n'admet aucune racine réelle. On pourra poser la fonction f:t↦Q(t)⋅e−tf : t \mapsto Q(t) \cdot \mathrm{e}^{-t}.

Corrigé

Idée. Le polynôme QQ vérifie Q−Q′=PQ - Q' = P, donc f′=−Pe−tf' = -Pe^{-t} garde un signe constant.

La somme est finie, et Q−Q′=PQ - Q' = P. Quitte à remplacer PP par −P-P, on suppose P>0P > 0 sur ℝ\mathbb{R} : PP ne s'annule pas, donc garde un signe constant par le théorème des valeurs intermédiaires. Alors f′(t)=(Q′(t)−Q(t))e−t=−P(t)e−t<0f'(t) = (Q'(t) - Q(t))\mathrm{e}^{-t} = -P(t)\mathrm{e}^{-t} < 0 : ff est strictement décroissante, et f(t)→0f(t) \to 0 en +∞+\infty par croissances comparées. Donc f(t)>0f(t) > 0 pour tout tt, c'est-à-dire Q(t)>0Q(t) > 0. Q n’a aucune racine reˊelle\boxed{Q \text{ n'a aucune racine réelle}}

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Thèmes

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