Principe du maximum.

Bonsoir
Je suis en train de travailler sur un exercice dans Le Gourdon d'algèbre page 67 ; PRINCIPE DU MAXIMUM.
"Sur un disque et avec un polynôme non constant, le maximum ne peut être atteint à l'intérieur du disque"
je cherche une démonstration de ce dernier à part [celle] qui est dans le Gourdon.
Merci.

Réponses

  • Bonjour
    Si on s'autorise un peu d'analyse complexe, l'exercice est évident : les polynômes sont des cas particuliers de fonctions dites holomorphes. Celles-ci vérifient la propriété que tu énonces (qui, comme ton exercice l'indique, s'appelle "principe du maximum").

    Comme j'imagine que le but de ton exercice n'est pas d'utiliser la théorie des fonctions holomorphes (ou comment utiliser un marteau-piqueur pour casser une noix), je te propose de jeter un coup d'oeil au livre "Analyse complexe et applications" de Martine et Hervé Queffélec. Leur chapitre 2 est consacré aux polynômes et ils y démontrent le théorème que tu recherches avec des outils élémentaires.
  • Soit $P=\sum_{k=0}^n a_k X^k$ un polynôme complexe tel que $|P|$ atteint un maximum local en $0$ (ensuite on translate pour le cas général). Alors $r \mapsto \int_0^{2\pi} |P(re^{it})|^2 dt = 2\pi \sum_{k=0}^n |a_k|^2 r ^{2k}$ (*) atteint aussi un maximum local en $0$. Par suite $a_1= ...=a_n = 0$.

    Pour prouver (*), remarquer que pour tous $r,t$ réels, on a $$
    \begin{align}
    \left |P(re^{it}) \right |^2= P(re^{it})\overline {P(re^{it})} & = \Big (\sum_{p=0}^n a_p r^p e^{-itp} \Big )\Big (\sum_{q=0}^n \overline a_q r^q e^{-itq} \Big ) \\
    & = \sum_{0\leq p,q \leq n } a_p \overline{a_q} r^{p+q} e^{it(p-q)} \\
    & = \sum_{p=0}^n a_p \overline a_p r^{p+p} e^{it(p-p)} + \sum_{0\leq p,q \leq n; p\neq q } a_p \overline{a_q} r^{p+q} e^{it(p-q)} \\
    &= \sum_{p=0}^n |a_p|^2 r^{2p} + \sum_{0\leq p,q \leq n; p\neq q } a_p \overline{a_q} r^{p+q} e^{it(p-q)}
    \end{align}
    $$ D'autre part pour tout entier relatif on a $\int_0^{2\pi} e^{itn} dt = 0$ si $n \neq 0$ et $2\pi$ si $n=0$ ce qui conclut la preuve de (*) (en bref l'égalité de Parseval est élémentaire pour des polynômes).
    Une fonction est un ensemble $f$ de couples tel que pour tous $x,y,z$, si $(x,y)\in f$ et $(x,z)\in f$ alors $y = z$.
  • La preuve des Queffélec qui montre comment exploiter l'interpolation de Lagrange est rafraîchissante, et globalement toute la section est très intéressante (le seul souci étant que cette version de la preuve ne s'adapte pas pour autre chose qu'un disque).
  • Foys écrivait : http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?4,1919342,1919874#msg-1919874
    [Inutile de recopier l'avant dernier message. Un lien suffit. AD]
    Bonsoir, votre démonstration est très intéressante, j'ai pensé que sans le Lemme :
    "pour tout z0 € D il existe un z1 tq |p(z0)| < |p(z1)|",
    j'ai pensé que sans ce dernier on ne pourra pas y arriver... Bref ; merci.
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