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Colles de mathématiques

Équation polynomiale de degré 3


Sujet


On considère l'équation (E): z3 − (3+i)z2 + (3 + 4i)z + (1 − 3i) = 0
  1. Vérifier que i est une racine de (E).
  2. Résoudre alors (E).

Corrigé de l'exercice de maths: Nombres complexes - Polynômes

Correction


z = i est bien une solution de (E), et on sait donc que le polynôme se factorise par (zi), c'est-à-dire qu'il existe trois coefficients complexes a, b et c tels que
z3 − (3+i)z2 + (3+4i)z + (1−3i) = (zi)(az2 + bz + c)
En développant le terme de droite et en identifiant les termes de même degré, on trouve a = 1, b = −3 et a = 3 + i, et on a donc la factorisation de l'équation
(E): (zi)(z2 − 3z + (3+i)) = 0
L'expression du 2nd degré a un discriminant Δ = −3 − 4i dont on extrait une racine carrée complexe
δ = (a + ib)2 = −3 − 4i
donc en développant, en identifiant parties réelles et imaginaires, et en ajoutant aussi l'égalité des modules (au carré):
a2b2 = −3 2ab = −4 a2 + b2 = 5

On trouve ainsi a = 1 et b = −2 et donc δ = 1 − 2i et les deux racines z1 = 1 + i et z2 = 2 − i.