Équations de degré 5
Réponses
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Que veut dire "résoudre" ?
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Résoudre a le sens usuel, scolaire si tu veux.
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Quel est ce sens ?
Trouver une solution ? Trouver toutes les solutions ? (et que veut dire "trouver" ?). Exprimer les solutions au moyen de radicaux ? Donner de manière certifiée des encadrements des racines réelles, aussi précis que l'on veut ? etc.
Bref, je ne comprends toujours pas ta question. -
Les solutions sont censées appartenir à quel ensemble?
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Toto, ou Oin-Oin ?(:D
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À part la trivialité $m=0$ je ne vois pas.:-(
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Est-ce que ta question est "Pour quels entiers $m$ peut-on ramener la résolution de l'équation $x^5+|x|+m=0$ à la résolution d'une suite d'équations polynomiales de degré $\leq 4$" ? Dans cette équation, faut-il comprendre $|x|$ comme le module du nombre complexe $x$ ?
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Je n'arrive pas à voir ce qui est si difficile à comprendre.
$x$ est le $x$ qui hante les équations depuis Descartes. Il adore qu'on lui substitue un nombre complexe.
$|\centerdot |$ est la notation infixe pour la valeur absolue
et $m$ est destiné à être remplacé par un entier relatif habitant $\mathbb{Z}$.
Je n'en dirai pas plus, il faut quand même qu'il subsiste un petit bout de problème.
A part l'omission de $m\in\mathbb{Z}$ que j'avoue,
mon énoncé me semble limpide. -
J'ai compris. Je dois reformuler :
... Oin-Oin peut-il trouver au moins une solution de ... -
GaBuZoMeu écrivait:
> Est-ce que ta question est "Pour quels entiers
> $m$ peut-on ramener la résolution de l'équation
> $x^5+|x|+m=0$ à la résolution d'une suite
> d'équations polynomiales de degré $\leq 4$" ?
C'est difficile de répondre "Oui" ou "Non" ? -
Si $|x|+m>0$ alors $x=|x|e^{i\pi/5}e^{2ki\pi/5}$. On pose $u=|x|$, d'où l'équation $u^5-u-m=0,u>0,u>-m$.
Si $|x|+m<0$ alors $x=|x|e^{2ki\pi/5}$. On pose $u=|x|$, d'où l'équation $u^5+u+m=0,-m>u>0$. -
$e^{i\pi/5}$ peut s'écrire sous forme de radicaux. Donc demander quand on peut se ramener à résoudre des équations de degré $<5$ signifie que dans un premier temps on veut déterminer pour quelles valeurs de $m$ les polynômes $p=u^5+u+m,\ q=u^5-u-m$ sont résolubles.
i) Si $p$ (resp. $q$) est réductible c'est le cas.
ii)Si $p$ (resp. $q$) est irréductible, il me semble me rappeler que le groupe de Galois vaut $\mathfrak S_5$ et donc le polynôme n'est pas résoluble.
Dans le cas i), il faut ensuite regarder si les racines se trouvent bien dans l'intervalle précité. -
Réponse partielle au problème:
Trouver $m$ tel que l'un des deux polynômes $x^5\pm x+m$ se factorise.
Le charme est parti, reste le calcul. -
Bonjour,
Mon raisonnement est qu'il faut transformer le polynôme de degré $5$ en degré $4$ que l'on sait résoudre. Il faut donc une racine complexe. Comme on a $(x-a)(x^4 + a x^3 + a^2 x^2 + a^3 x + \varepsilon + a^4) = x^5 + \varepsilon x - a(\varepsilon + a^4), a \in \C, \varepsilon = \pm 1$, alors il suffit que $m = - a(\varepsilon + a^4), m \in \Z.$
Mais je ne sais pas continuer car il faut discuter les conditions sur $a \in C$ telles que $m \in \Z$ : pour des conditions suffisantes, c'est facile, pour des conditions nécessaires, je ne sais pas. -
(1) Le théorème de divisibilité par $(x-a)$ s'applique aussi à $\mathbb{C}[x]$
(2) Ne pas oublier les factorisations $(x^2 ...)(x^3 ...)$ -
bonsoir
pour x > 0, ton équation s'écrit $x^5 + x = - m$
la fonction définie par $f(x) = x^5 + x$ monotone croissante a son graphe situé dans le premier quadrant
ton équation admettra alors une racine simple pour m < 0 et zéro racine si m > 0
pour x < 0, ton équation s'écrit $x^5 - x = - m$
la fonction définie par $g(x) = x^5 - x$ a son graphe situé dans le troisième quadrant
elle est monotone croissante pour x appartenant à $]-\infty ; - \frac{1}{\sqrt{\sqrt{5}}}]$
et décroissante pour x appartenant à $[-\frac{1}{\sqrt{\sqrt{5}}}; 0]$
la courbe est tangente à l'axe des abscisses au point $x = - \frac{1}{\sqrt{\sqrt{5}}}$
ton équation admettra alors deux racines simples si 0 < m < 1, une racine simple si m > 1 et zéro racine si m < 0
au total pour m < 0 ton équation admettra une racine simple positive
pour m = 0 : une racine simple nulle et une racine double négative : $r = - \frac{1}{\sqrt{\sqrt{5}}}$
0 < m < 1 : deux racines simples négatives l'une inférieure à $-\frac{1}{\sqrt{\sqrt{5}}}$ et l'autre comprise entre cette valeur et 0
pour m = 1 : deux racines simples (une est nulle et l'autre est négative inférieure à $- \frac{1}{\sqrt{\sqrt{5}}}$ )
m > 1 : une racine simple inférieure à $ - \frac{1}{\sqrt{\sqrt{5}}}$
cordialement -
A propos de la réductibilité dans $\mathbb{Z}$ des polynômes $x^5 \pm x+m$, on regarde le cas $p=x^5+x+m$.
Cas 1. $p$ a un facteur de degré $1$. Les $m$ cherchés sont alors l'image de la fonction $f:x\in\mathbb{Z}\rightarrow x^5+x$. On trouve $0,\pm 2,\pm 34,\pm 246,\pm1028,\pm3130,\pm 7782,\pm 16814,\cdots$.
Cas 2. $p$ a un facteur de degré $2$: $x^5+x+m=(x^2+ax+b)(x^3+cx^2+dx+e)$.
On trouve $a+c=0,d+ac+b=0,e+ad+bc=0,ae+bd=1,be=m\not= 0$.
On en déduit $b^2-3a^2b+(a^4+1)=0$ et on obtient ainsi la condition $\Delta=5a^4-4$ est un carré.
Je pense que les seules solutions sont $a=\pm 1$. En tout cas , il n'y en a pas d'autre satisfaisant $|a|\leq 10^6$. Les valeurs de $m$ associées son $\pm 1,\pm 6$. -
Proposition; $5p^4-4 $ est un carré ssi $p=\pm 1$.
Proof. On considère l'anneau euclidien $E=\mathbb{Z}[\phi]$ où $\phi=(1+\sqrt{5})/2$ et l'équation $q^2-5p^4=-4$.
Si $\alpha=a+b\phi=u+v\sqrt{5}$ alors sa norme est $N(\alpha)=N(-\alpha)=u^2-5v^2=\dfrac{(2a+b)^2-5b^2}{4}$. En particulier $N(\pm\phi)=-1$.
Les éléments unités de $E$ sont ceux de norme $\pm 1$ ou encore les $\phi^n,-\phi^n$ quand $n\in\mathbb{Z}$ ($N(\phi^n)=N(-\phi^n)=(-1)^n$). Noter que $N(\alpha)=\pm 1$ s'écrit $(2a+b)^2-5b^2=\pm 4$, soit pour nous, la correspondance $2a+b=q,b=p^2$.
Ici on s'intéresse aux éléments de norme $-1$, c'est à dire aux $\phi^n,-\phi^n$ quand $n$ est impair.
Pour tout $n\in\mathbb{Z}$, $\phi^n=F_{n-1}+F_n\phi$ où $(F_n)$ est la suite de Fibonacci sur $\mathbb{Z}$ définie par $F_0=0,F_1=1$.
Donc la condition qui nous est imposée est $n$ impair et $\pm F_n$ est un carré.
D'après http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?5,650893,650893
les seuls carrés, au signe près, dans la suite de Fibonacci sont $-F_{-12}=144, -F_{-2}=1,F_{-1}=1,F_0=0,F_1=1,F_2=1,F_{12}=144$. On conclut en constatant que $0,\pm 2,\pm 12$ sont pairs. -
J'ai lu avec intérêt.
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