Système de Cramer

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Système de Cramer
Exercice 1 [ 01437 ] [correction]
Soient a, b, c et d des éléments de K deux à deux distincts.
Résoudre sur K les systèmes suivants :
⎧
⎪⎨ x + y + z = 1
a)
⎪⎩
ax + by + cz = d
a 2 x + b 2 y + c 2 z = d 2
⎧
⎪⎨
b)
⎪⎩
Exercice 2 [ 01438 ] [correction]
Résoudre ⎧
⎪⎨ x + y + z = a
x + jy + j
⎪⎩
2 z = b
x + j 2 y + jz = c
en fonction de a, b, c ∈ C.
Exercice 3 [ 01439 ] [correction]
Résoudre en fonction de a ∈ C le système
⎧
⎪⎨
x + ay + a
⎪⎩
2 z = 0
āx + y + az = 0
ā 2 x + āy + z = 0
Exercice 4 [ 01440 ] [correction]
Soient a, b, c ∈ C distincts.
a) Résoudre
⎧
⎪⎨
⎪⎩
x + ay + a 2 z = a 3
x + by + b 2 z = b 3
x + cy + c 2 z = c 3
en introduisant : P = X3 − (x + yX + zX 2 )
b) Même question pour
⎧
⎪⎨
⎪⎩
x + ay + a 2 z = a 4
x + by + b 2 z = b 4
x + cy + c 2 z = c 4
x + y + z = 1
ax + by + cz = d
a 3 x + b 3 y + c 3 z = d 3
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Corrections
Exercice 1 : [énoncé]
a) On a
1 1 1
a b c
a 2 b 2 c 2
= (b − a)(c − a)(c − b) = 0
Par les formules de Cramer
⎧
(b − d)(c − d)(c − b)
x =
(b − a)(c − a)(c − b)
⎪⎨
(d − a)(c − a)(c − d)
y =
(b − a)(c − a)(c − b)
⎪⎩
(b − a)(d − a)(d − b)
z =
(b − a)(c − a)(c − b)
b) On a
1 1 1
a b c
a 3 b 3 c 3
Par les formules de Cramer
et y, z par symétrie.
x =
= (b − a)(c − a)(c − b)(a + b + c) = 0
(b − d)(c − d)(c − b)(d + b + c)
(b − a)(c − a)(c − b)(a + b + c)
Exercice 2 : [énoncé]
Le système est de Cramer via déterminant de Vandermonde.
(1) + (2) + (3) donne
(1) + j 2 (2) + j(3) donne
et (1) + j(2) + j 2 (3) donne
x =
a + b + c
3
y = a + bj2 + cj
3
z =
a + bj + cj2
3
Exercice 3 : [énoncé]
Le déterminant du système est
1 a a
2
ā 1 a
ā2
ā 1 =
1 a a
2
0 1 − |a| 2
a(1 − |a| 2 )
0 ā(1 − |a| 2 ) 1 − |a| 4
=
Si |a| = 1 alors est le système est de Cramer et homogène
S = {(0, 0, 0)}
Si |a| = 1 alors le système équivaut à une seule équation
x + ay + a 2 z = 0
car les deux autres lui sont proportionnelles. On en déduit
S = (−ay − a 2 z, y, z)/y, z ∈ C
1 a a 2
0 1 − |a| 2 a(1 − |a| 2 )
0 0 1 − |a| 2
Exercice 4 : [énoncé]
Les deux systèmes proposés sont de Cramer via déterminant de Vandermonde.
a) Si x, y, z est sa solution alors P (a) = P (b) = P (c) = 0 et donc
On en déduit
b) Introduisons
P = (X − a)(X − b)(X − c)
x = abc, y = −(ab + bc + ca) et z = a + b + c
P = X 4 − (x + yX + zX 2 )
Si x, y, z est solution alors P (a) = P (b) = P (c) = 0 et donc
P = (X − a)(X − b)(X − c)(X − d)
Puisque le coefficient de X 3 dans P est nul, la somme des racines de P est nulle et
donc
a + b + c + d = 0
puis
En développant, on obtient
P = (X − a)(X − b)(X − c)(X + (a + b + c))
x = σ3σ1, y = σ3 − σ1σ2 et z = σ 2 1 − σ2
avec σ1, σ2, σ3 les expressions symétriques élémentaires en a, b, c.
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