Source Ramanujan
Réponses
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Il y a une erreur dans l'énoncé l'égalité à démontrer est:
$2(ab+bc+ca)^4=a^4(b-c)^4+b^4(a-c)^4+c^4({\color{red}{a-b}})^4$ -
Si tu sais que $\mathbb{Z}[x_1,x_2,x_3]^{\mathrm{sym}} \simeq \mathbb{Z}[e_1,e_2,e_3]$, où les $e_i$ sont les polynômes symétriques élémentaires ($e_1=x_1+x_2+x_3$, $e_2=x_1x_2+x_2x_3+x_3x_1$, $e_3=x_1x_2x_3$), tu en déduis que l'ensemble des polynômes symétriques homogènes de degré 4 à pour base $\{e_1^4, e_1^2e_2, e_1e_3, e_2^2\}$. Donc le polynôme qui apparaît à droite dans ton égalité s'écrit:
$$
P = k\;e_1^4 + \ell\; e_1^2 e_2 + m\; e_1e_3 + n\; e_2^2,
$$
avec $k,\ell,m,n$ entiers.
Pour trouver $n$ (qui est le but de la question), tu peux l'évaluer en un triplet $(a,b,c)$ qui annule $e_1$ mais pas $e_2$, par exemple $(1,-1,0)$: on a $2=P(1,-1,0) = n\; e_2(1,-1,0)^2 = n (-1)^2 = n$, i.e. $n=2$.Après je bloque. -
Il faut que je retourne chez l'ophtalmo. Je ne sais pas pourquoi j'ai lu des $2$ partout où était écrit $4$...
Les partitions de $8$ ne faisant pas intervenir $1$ sont $2+2+2+2$, $2+2+4$, $2+6$, $2+3+3$ et $3+5$, donc l'égalité du fil revient à montrer que $P$ a une composante nulle selon $e_2^2e_4$, $e_2e_6$, $e_2e_3^2$ et $e_3e_5$. Hmmm, c'est beaucoup moins évident.
3ème edit: la remarque qui précède n'est pas très pertinente étant donné que, pour 3 indéterminées, $e_4=e_5=e_6=0$. Il suffit de montrer que $P$ a une composante nulle selon $e_2e_3^2$.
4ème edit: Soit donc
$$
\begin{eqnarray*}
P &:=&x_1^4(x_2-x_3)^4 + x_2^4(x_3-x_1)^4 + x_3^4(x_1-x_2)^4\\
&=& e_1\,Q +k\,e_2^4+\ell\, e_2e_3^2,
\end{eqnarray*}
$$
où $Q$ est un polynôme symétrique homogène de degré 7, et $k$, $\ell$ des entiers à trouver.
En évaluant en $(1,-1,0)$, qui annule $e_1$ et $e_3$ mais pas $e_2$, on trouve $k=2$.
En évaluant en $(1,1,-2)$, qui annule aussi $e_1$ (mais pas $e_2$ ni $e_3$), on trouve (par définition de $P$) $P(1,1,-2) = 2\cdot 3^4$, et comme $e_2(1,1,-2)=-3$, $e_3(1,1,-2)=-2$, on a aussi $P(1,1,-2) = 2(-3)^4 + \ell(-2)^4$. En comparant, $\ell=0$, et donc:
$$
P = e_1Q + 2\, e_2^4
$$
(pour un certain polynôme symétrique homogène de degré 7).Après je bloque. -
On simplifie les choses en écrivant tout en fonction des carrés de $a$, $b$ et $c$, disons $A$, $B$ et $C$
La relation $a+b+c = 0$ devient $A^2 + B^2 + C^2 = 2 (AB + AC + BC)$ et l'égalité se réécrit $\frac{(A+B+C)^4 }{8} = (B-C)^4 + (A-C)^4 + (A-B)^4 $. On peut alors tout écrire en fonction de $A^2+ B^2 + C^2 $. -
Bonjour, si $a=b=c=0$ on n'a rien à prouver, disons $c=1$ sans perte de généralité parce que l'égalité est homogène.
Puis remplacement $a=-1-b$ on aura un polynome de degré $8 $ en $b$ qui sera nulle pour par exemple $b=-5,\ldots,5$ donc identiquement nulle. Bien sûr trouver l'identité est différent de la prouver.
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Bonjour!
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