Décomposition en éléments simples

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chombier
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Décomposition en éléments simples

par chombier » 17 Fév 2015, 12:26

Bonjour. J'essaie de décomposer cette fraction rationnelle en éléments simples sur K(R)



Je sais que je peux y aller comme un bourrin:
- tout réduire au même dénominateur
- identifier les polynomes
- obtenir un système linéaire de 4 équations à 4 inconnues
- le résoudre avec le pivot de Gausse ou la méthode par substition

Mais justement le but c'est d'appliquer les astuces (plus ou moins) connues pour trouver les valeurs de a, b, c et d avec le minimum de calcul.

Pour l'instant, le mieux que j'ai trouvé, c'est
(youpi)
(pas mal)
(bof)
(aie) (corrigé, j'avais trouvé 1/4)

Théoriquement ce système est suffisant, mais loin d'être agréable.

Je suis preneur de toute méthode permettant de trouver "facilement" (avec astuce, sans trop ce calculs) les coefficients a, c et d.



emdro
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par emdro » 17 Fév 2015, 12:48

Bonjour,

multiplier les deux membres par 1+t+t^2, puis remplacer t par j devrait te donner sans trop d'efforts c et d d'un coup.

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par chombier » 17 Fév 2015, 12:56

emdro a écrit:Bonjour,

multiplier les deux membres par 1+t+t^2, puis remplacer t par j devrait te donner sans trop d'efforts c et d d'un coup.

J'ai essayé, je n'ai pas été super satisfait :



Ce n'est pas si mal, mais il faut voir (je me suis aidé avec la calculatrice :cry: ) que



Finalement, , donc et

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chan79
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par chan79 » 17 Fév 2015, 12:56

on peut penser à décomposer d'abord ainsi:





ce qui donne tout de suite A=1/3 et B=-1/3 et c'est fini, mais c'est du bol ...

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par chombier » 17 Fév 2015, 13:01

C'est quand même sacrément imbuvable ce genre d'exercices. Sans calculatrice, c'est du bourrinage, aussi con que d'inverser une matrice à la main ou de calculer son déterminant, ou de résoudre un système linéaire de n équations à n inconnues...

Tout ce que je déteste :mur:

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par chan79 » 17 Fév 2015, 13:04

on peut penser à décomposer d'abord ainsi:





ce qui donne tout de suite A=1/3 et B=-1/3 et c'est fini, mais c'est du bol ...

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par chombier » 17 Fév 2015, 13:06

chan79 a écrit:on peut penser à décomposer d'abord ainsi:





ce qui donne tout de suite A=1/3 et B=-1/3 et c'est fini, mais c'est du bol ...

C'est sacrément du bol, parce que rien ne prouve a priori qu'une telle décomposition existe

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par emdro » 17 Fév 2015, 13:09

chombier a écrit:pivot de Gausse



Au fait, pivot de Gauss ! Cela fera meilleur effet au capes :lol3:

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par emdro » 17 Fév 2015, 13:12

chombier a écrit:
Ce n'est pas si mal, mais il faut voir (je me suis aidé avec la calculatrice :cry: ) que




En quoi as-tu eu besoin de ta calculatrice pour faire ça ?

Doraki
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par Doraki » 17 Fév 2015, 13:18

a est obtenu en multipliant par (t-1)², en dérivant, et en évaluant en t=1, ce qui donne rapidement
(1*3-3*1) / 3² = 0

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par chombier » 17 Fév 2015, 13:23

emdro a écrit:En quoi as-tu eu besoin de ta calculatrice pour faire ça ?

1) Calculer la valeur avec la calculatrice et voir que c'est -1/3
2) Trouver en cherchant un peu comment prouver que c'est effectivement -1/3

En fait je fais presque tout sans calculatrice en général, mais il faut avouer que ça aide bien, ne fut-ce que pour vérifier que ses résultats sont cohérents / corrects.

Et j'ai découvert qu'à Jussieu, on n'a plus droit à la calculatrice en exams. Je trouve ça génial mais...
- j'appréhende ce genre d'exos bourrin
- Je suis quand même sacrément rassuré quand je peut vérifier simplement la cohérence de mes calculs. Par exemple, si j'ai transformé une expression, évaluer les deux expressions au même point et trouver le même résultat me rassure beaucoup.

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par emdro » 17 Fév 2015, 13:27

Tout à fait d'accord avec toi, la calculette (et geogebra!) sont de fantastiques outils de conjecture et de vérification, et ont en ce sens une grande utilité pédagogique.

Mais elles ne sont en aucun cas nécessaire. Il faut quand on voit penser à j, et savoir qu'en utilisant les relations connues sur j, on saura s'en sortir rapidement...

Et ne t'inquiète pas : lorsque la calculette est interdite, on donne des choses faisables à la main !

mathelot

par mathelot » 17 Fév 2015, 13:30

..........................

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par chombier » 17 Fév 2015, 13:34

Doraki a écrit:a est obtenu en multipliant par (t-1)², en dérivant, et en évaluant en t=1, ce qui donne rapidement
(1*3-3*1) / 3² = 0

Pas mal de dériver, je connaissais pas. Mais il faut quand même dériver ça :







Reste à "se convaincre" que s'annule en 1 et, en effet,



Je n'ai pas du dériver comme toi, qui a conclu par "(1*3-3*1) / 3² = 0"

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par chombier » 17 Fév 2015, 13:38

emdro a écrit:Au fait, pivot de Gauss ! Cela fera meilleur effet au capes :lol3:

C'est une faute de frappe ça.

Par contre j'ai quand même écrit "Bernouilli" au tableau pendant 3 semaines avant d'avouer mon erreur.

J'ai une liste de mots à ne pas écorcher comme ça : tangente, asymptote, Pythagore, arithmétique, et Chasles.

Et j'espère que je n'aurais jamais à écrire épeler "lipschitzienne". Actuellement j'en suis à lipschschitzienne :cry:

Doraki
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par Doraki » 17 Fév 2015, 13:42

chombier a écrit:Je n'ai pas du dériver comme toi, qui a conclu par "(1*3-3*1) / 3² = 0"

ben si f(t) = t et g(t) = 1+t+t²,

j'ai simplement utilisé (f/g)'(1) = (f'(1)g(1) - f(1)g'(1)) / g(1)²
f(1) = 1, f'(1) = 1, g(1) = 3, g'(1) = 3.

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par chombier » 17 Fév 2015, 13:49

Doraki a écrit:ben si f(t) = t et g(t) = 1+t+t²,

j'ai simplement utilisé (f/g)'(1) = (f'(1)g(1) - f(1)g'(1)) / g(1)²
f(1) = 1, f'(1) = 1, g(1) = 3, g'(1) = 3.

Bien vu, je n'ai jamais pensé à calculer (f/g)'(a) en calculant f(a), f'(a), g(a) et g'(a).

J'ai toujours calculé (f/g)'(x) et évalué le résultat en a. Merci pour l'idée :)

Robic
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par Robic » 17 Fév 2015, 14:24

Chombier : pour moi ta méthode est la bonne, en particulier parce que tu n'as pas utilisé les méthodes au hasard mais en suivant une certaine logique.

Je suppose que tu as appliqué, dans cet ordre, les méthodes suivantes :
1. Tout multiplier par (t-1)² pour isoler b en posant t = 1 (b = 1/3).
2. Tout multiplier par (t-1) puis regarder la limite quand t tend vers l'infini (a + c = 0).
3. Faire t=0 (a - b + d = 0). (Erratum : j'ai mal recopié ma feuille, c'est -a + b + d = 0.)
4. Faire t=1 (-a/2 + b/4 - c + d = 0). (Erratum : c'était pour t = -1 bien sûr, et ça donne -a/2 + b/4 - c + d = -1/4, décidément...)

En remplaçant a par -c et b par 1/3 dans les égalités 3 et 4, on obtient :
3 c + d = -1/3
4 -c/2 + d = -1/3
donc c = 0, a = 0 et d = -1/3.

Comme dit plus haut, l'autre méthode consiste, toujours dans la partie 1, à tout multiplier par (1 + t + t²) puis à poser t = j. Je pense que même si les calculs sont assez longs, au final on y gagne. Mais à condition de manipuler les j avec leurs formules, sans utiliser l'expression (erreur à ne surtout pas commettre !).

Voici le calcul sans aide de la calculatrice mais en utilisant les méthodes de calcul usuelles . Il se base sur la relation j² + j + 1 = 0 donc j² = -j - 1 (important !).

On en est à :
On calcule le membre de gauche (je détaille) :
.
C'est quand même simple ! (Là où ça se complique souvent, c'est quand il reste un x+yj au dénominateur...)

Les autres intervenants ont proposé des astuces très intéressantes, mais je trouve utile de se raccrocher à une stratégie générale qui marche dans la plupart des cas, donc soit la tienne, soit celle avec t = j.

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par chombier » 17 Fév 2015, 14:33

Robic a écrit:Chombier : pour moi ta méthode est la bonne, en particulier parce que tu n'as pas utilisé les méthodes aux hasard mais en suivant une certaine logique.

Je suppose que tu as appliqué, dans cet ordre, les méthodes suivantes :
1. Tout multiplier par (t-1)² pour isoler b en posant t = 1 (b = 1/3).
2. Tout multiplier par (t-1) puis regarder la limite quand t tend vers l'infini (a + c=0).
3. Faire t=0 (a - b + d = 0).
4. Faire t=1 (-a/2 + b/4 -c + d = 0).

Comme dit plus haut, l'autre méthode consiste, toujours dans la partie 1, à tout multiplier par (1+t+t²) puis à poser t=j. Je pense que même si les calculs sont assez longs, au final on y gagne. Mais à condition de manipuler les j avec leurs formules, sans utiliser l'expression (erreur à ne surtout pas commettre !).

Les autres intervenants ont proposé des astuces très intéressantes, mais je trouve utile de se raccrocher à une stratégie générale qui marche dans la plupart des cas, donc soit la tienne, soit celle avec t=j.


Quasiment : sauf que la 3) me donne autre chose:

3) avec t=0 (- a + b + d = 0).

Et pour la 4, j'ai du mal à voir ce que tu as évalué en 1 (il y a du (t-1) à beaucoup de dénominateurs)
Perso j'ai évalué en -1 :

4) avec t=-1 : (-a/2 + b/4 -c + d = -1/4) (erreur corrigée)

Robic
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par Robic » 17 Fév 2015, 14:43

Je suis distrait aujourd'hui, j'ai fait plusieurs erreurs de recopie... Par contre, en 4, je trouve -1/4. Je pense que c'est juste puisque ça redonne les bons coefficients.

 

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