Soit f∈C[X], de degré n⩾2, possédant au moins deux racines distinctes. On pose F:=ff′⋯f(n) et on note z1,…,zk les racines distinctes de F. On veut montrer que k⩾n+1.
On note mi(ℓ) la multiplicité de zi comme racine de f(ℓ). Soit P∈C[X] unitaire, que l’on écrit
P=Xd+j=1∑dαjXd−j=i=1∏d(X−zi).On convient que α0=1 et que pour j⩾d+1,αj=0. Pour j∈N, on définit Sj(P) la j-ième somme de Newton du polynôme P : Sj(P):=∑i=1dzij.
On rappelle que S0(P)=d, et si j⩾1,
Sj(P)=i=(i1,…,ij)∈Nji1+2i2+…+jij=j∑cj,iα1i1⋯αjijoù les coefficients cj,i ne dépendent ni de d ni de P.
- Soient d⩾1 et ℓ∈[[1,d−1]] et soit P∈C[X] de degré d.
Montrer que toute racine de P(ℓ) est combinaison linéaire convexe des racines de P.
- Soit j∈[[0,k−1]]. Montrer que l’application
ϕj:{[[0,n]]⟶Cℓ⟼Sj(f(ℓ))
est polynomiale de degré inférieur ou égal à k−1.
Établir l’existence de polynômes g1,…,gk, de degrés strictement inférieurs à k tels que gi(ℓ)=mi(ℓ) pour tout ℓ∈[[0,n]].
Établir l’existence de i∈[[1,k]] tel que zi est racine de f et
{mi(ℓ)=mi(0)−ℓmi(ℓ)=0 si 0⩽ℓ⩽mi(0) si mi(0)+1⩽ℓ⩽n.
Pour ℓ∈[[0,n−2]], on pose d(ℓ)=mi(ℓ)−2mi(ℓ+1)+mi(ℓ+2). Calculer ∑ℓ=0n−2(ℓn−2)(−1)ℓd(ℓ).
En déduire que k⩾n+1.