Ătude du sous-espace vectoriel $E$
Soit $E = \{P \in \mathbb{R}_3[X] \mid P(-1) = 0 \text{ et } P(1) = 0\}$.
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Montrons que $E$ est un sous-espace vectoriel de $\mathbb{R}_3[X]$
- Le polynÎme nul $\mathbf{0}$ vérifie $\mathbf{0}(-1) = 0$ et $\mathbf{0}(1) = 0$.
Donc $\mathbf{0} \in E$, ainsi $E$ n'est pas vide. - Soient $(P, Q) \in E^2$ et $\lambda \in \mathbb{R}$.
Posons $H = P + \lambda Q$. - Il est aisé de voir que :
$H(-1) = H(-1)=0$. - Conclusion :
Le polynĂŽme $P + \lambda Q$ appartient Ă $E$.
$E$ est donc un sous-espace vectoriel de $\mathbb{R}_3[X]$.
- Le polynÎme nul $\mathbf{0}$ vérifie $\mathbf{0}(-1) = 0$ et $\mathbf{0}(1) = 0$.
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Déterminons une base et la dimension de $E$
- Soit $P \in \mathbb{R}_3[X]$.
Puisque $-1$ et $1$ sont des racines de $P$, on peut affirmer que $P$ est divisible par $(X+1)(X-1)$
c'est-à -dire que P(X) est divisible par $(X^2 - 1)$. - Comme $P$ est de degré au plus 3, il existe un polynÎme $Q$ de degré au plus 1 tel que :
$P(X) = (X^2 - 1)Q(X) = (X^2 - 1)(aX + b)$. - En développant, on obtient :
$P(X) = aX(X^2 - 1) + b(X^2 - 1)$. - On en déduit que:
$E = \text{Vect}(P_1, P_2)$ avec :
$P_1 = X^3 - X$ et $P_2 = X^2 - 1$. - Les polynĂŽmes $P_1$ et $P_2$ n'ont pas le mĂȘme degrĂ©, ils ne peuvent ĂȘtre liĂ©s (facile Ă prouver).
La famille $(P_1, P_2)$ est donc libre. - Conclusion :
La famille $(X^3 - X, X^2 - 1)$ constitue une base de $E$.
Par conséquent, $\dim(E) = 2$.
- Soit $P \in \mathbb{R}_3[X]$.