Existe-il z tel que |P(z)|...
Bonjour je suis coincé sur ce problème que je n'arrive pas résoudre soit $P(z)=az^3+bz^2+cz+d$ avec avec $a,b,c,d\in \mathbb{C}$ et $|a|=|b|=|c|=|d|=1$ montrer qu'il existe $z\in\mathbb{C}$ avec $|z|=1$ tel que $|P(z)|\geq \sqrt{6}$.
Voilà où j'en suis tout d'abord il est suffisant de traiter le cas avec $a=1$, on prend donc $P(z)=z^3+az^2+bz+c$ de plus :
$$|P(z)|^2=(z^3+az^2+bz+c)\Big(\frac{1}{z^3}+\frac{1}{az^2}+\frac{1}{bz}+\frac{1}{c}\Big) \\
\qquad =4+\frac{z}{a}+\frac{a}{z}+\frac{b}{az}+\frac{az}{b}+\frac{c}{bz}+\frac{bz}{c}+\frac{b}{z^2}+\frac{z^2}{b}+\frac{c}{az^2}+\frac{az^2}{c}+\frac{c}{z^3}+\frac{z^3}{c}.
$$ En prenant $z=e^{i\theta} ,\ a=e^{i\alpha},\ b=e^{i\beta} ,\ c=e^{i\gamma}$ on obtient après un certain nombre de calcul :
$$|P(z)|^2=4+2\cos(3\theta-\gamma)+2\cos(2\theta+\alpha-\gamma)+2\cos(2\theta-\beta)+2\cos(\theta-\alpha)+2\cos(\theta+\alpha-\beta)+2\cos(\theta+\beta-\gamma).
$$ Il nous suffit donc de trouver $\theta $ tel que $\cos(3\theta-\gamma)+\cos(2\theta+\alpha-\gamma)+\cos(2\theta-\beta)+\cos(\theta-\alpha)+\cos(\theta+\alpha-\beta)+\cos(\theta+\beta-\gamma)\geq 1$.
C'est ici que je bloque, je ne sais pas si ma démarche est la bonne, il y en a sans doute une meilleure mais je ne la vois pas .
Merci d'avance.
Voilà où j'en suis tout d'abord il est suffisant de traiter le cas avec $a=1$, on prend donc $P(z)=z^3+az^2+bz+c$ de plus :
$$|P(z)|^2=(z^3+az^2+bz+c)\Big(\frac{1}{z^3}+\frac{1}{az^2}+\frac{1}{bz}+\frac{1}{c}\Big) \\
\qquad =4+\frac{z}{a}+\frac{a}{z}+\frac{b}{az}+\frac{az}{b}+\frac{c}{bz}+\frac{bz}{c}+\frac{b}{z^2}+\frac{z^2}{b}+\frac{c}{az^2}+\frac{az^2}{c}+\frac{c}{z^3}+\frac{z^3}{c}.
$$ En prenant $z=e^{i\theta} ,\ a=e^{i\alpha},\ b=e^{i\beta} ,\ c=e^{i\gamma}$ on obtient après un certain nombre de calcul :
$$|P(z)|^2=4+2\cos(3\theta-\gamma)+2\cos(2\theta+\alpha-\gamma)+2\cos(2\theta-\beta)+2\cos(\theta-\alpha)+2\cos(\theta+\alpha-\beta)+2\cos(\theta+\beta-\gamma).
$$ Il nous suffit donc de trouver $\theta $ tel que $\cos(3\theta-\gamma)+\cos(2\theta+\alpha-\gamma)+\cos(2\theta-\beta)+\cos(\theta-\alpha)+\cos(\theta+\alpha-\beta)+\cos(\theta+\beta-\gamma)\geq 1$.
C'est ici que je bloque, je ne sais pas si ma démarche est la bonne, il y en a sans doute une meilleure mais je ne la vois pas .
Merci d'avance.
Réponses
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Ton expression pour $\vert P(z)\vert^2$ a l'air douteuse, dès la première ligne.Après je bloque.
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Ben je sais pas il me semble que non en effet il me semble que $|z|^2=z\bar{z}$ de plus si $|z|=1$ alors $\bar{z}=\frac{1}{z}$ donc ici
\begin{align*}
|P(z)|^2&=P(z)\cdot \bar{P(z)}=(z^3+az^2+bz+c)\cdot (\overline{z^3}+\overline{az^2}+\overline{bz}+\overline{c})\\
& =(z^3+az^2+bz+c)\Big(\frac{1}{z^3}+\frac{1}{az^2}+\frac{1}{bz}+\frac{1}{c}\Big).
\end{align*} Il est bien sûr possible que j'ai tort mais si c'est le cas je ne vois pas où. Merci de votre réponse. -
L’expression pour le module carré de P(z) est juste , je pense que tu dois éviter de passer en polaire plutôt chercher des minoration de ta grosse expression avec des z, du Cauchy-Schwarz ou quelque chose du genre.
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Excuse-moi, j'ai oublié que les $a$, $b$, etc étaient aussi de module $1$.Après je bloque.
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Désolé de vous embêter mais je vois mal comment appliquer C-S ici vu que l'on est sur les complexes pourriez-vous m'éclairer sur ce point ?
Merci pour votre réponse. -
Ce n'est qu'un idée puisqu'il faut bien que sqrt(6) apparaisse à un moment mais elle n'est sûrement pas meilleure que la tienne, Cauchy-Schwarz appliqué à des modules de complexes donc des réels existe bien.
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Bonjour,
Un argument possible:
Soient $P(z) = z^3 +az^2 +bz +c,\quad u\in \C\:\:$ tel que $u^3 = c,\:\:\: A =\{u,\: \mathrm j u, \:\mathrm j^2u\},\:\: \Omega = \{1,\:\mathrm j,\:\mathrm j^2\} ,\:\quad \alpha = \dfrac {au^2}c, \:\: \beta = \dfrac{ bu}c.\qquad$ Alors
$\forall z \in A,\:\: |P(z)| =\left| 2+\alpha \omega^2 + \beta \omega \right|,\:\: $ où $\:\: \omega\in \Omega.\qquad |P(z)| ^2 = 6 + 2 \Re \Big(f(\omega)\Big )\:\: $ où $ f(\omega) = 2\alpha \omega^2 + 2\beta\omega + \alpha \overline{\beta}\omega.$
$\displaystyle \sum _{\omega \in \Omega} f(\omega) =0,\:\:$ donc: $\:\:\exists \omega \in \Omega \:$ tel que $\: \Re \Big(f(\omega)\Big )\geqslant 0, \qquad \boxed{\exists z \in A \:\text{tel que}\: |P(z)|^2 \geqslant 6 . }$ -
@Lou16
Si je suis correctement ce qui tu fais, j'ai l'impression que tu affirmes que $\vert P(z)\vert$ ne peut prendre que trois valeurs ... -
L'expression de |P(z)| n'est vraie que pour z dans A qui est fini a 3 éléments . Par contre c'est joli mais bien mystérieux comme raisonnement enfin je n'oserai jamais tenter quelque chose comme ça .
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C'est très beau si j'ai bien compris monsieur LOU16 , c'est magique je pense qu'il m'aurait été impossible de le trouver tout seul .
Félicitation et merci pour votre réponse.
Merci à tous les intervenants de ce fil. -
Merci, j'avais raté un quantificateur !
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Bonjour!
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