Montrons que
E=k=1⨆80 ]k, xk[,etk=1∑80(xk−k)=2025avec xk que l’on preˊcisera.La fonction f est définie sur R∖{1,…,80}, et
f′(x)=−k=1∑80(x−k)2k<0:elle est strictement décroissante sur chacun des 81 intervalles délimités par les pôles.
Sur ]−∞,1[ : tous les termes sont négatifs, donc f<0<58. Aucun point de E.
Sur ]k,k+1[ pour 1⩽k⩽79 : le terme x−kk tend vers +∞ en k+ et le terme x−k−1k+1 vers −∞ en (k+1)−, les autres restant bornés. Donc f décroît continûment de +∞ à −∞ et prend la valeur 58 en un unique point xk.
Sur ]80,+∞[ : f décroît de +∞ à 0+, et prend la valeur 58 en un unique point x80>80.
Par décroissance stricte, f>58 exactement sur ]k,xk[ dans chaque cas. Ces 80 intervalles sont deux à deux disjoints, chacun étant contenu dans ]k,k+1[ ou dans ]80,+∞[.
Les xk sont les 80 solutions de f(x)=58. En multipliant cette équation par ∏j=180(x−j), les xk sont exactement les racines du polynôme
P(X)=58j=1∏80(X−j) − k=1∑80kj=k∏(X−j),et il y en a 80, toutes simples et distinctes d’après l’étude ci-dessus, ce sont donc toutes les racines de P.
Posons S=∑j=180j=3240. Le premier produit vaut X80−SX79+⋯, et chaque ∏j=k(X−j) est unitaire de degré 79, d’où
P(X)=58X80−(58S+S)X79+⋯=58X80−513SX79+⋯Les relations coefficients–racines donnent
k=1∑80xk=58513S=813S=813⋅3240=5265,et par conséquent
k=1∑80(xk−k)=5265−3240=2025.■
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