Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/General algebraExercise

Somme et produit des racines nn-èmes de l’unité

by T.W·
33
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This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Français

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Soit nNn\in \N^*, calculer la somme et le produit de toutes les racines nn-èmes de l’unité.

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Solution by T.W

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Pour la somme :

Pour n=1n=1, on a ωμnω=1\displaystyle \sum_{\omega \in μ_n} \omega =1

ωμnω=k=1ne2πkin=(e2πin)n1e2πin1=11e2πin1=0\displaystyle \sum_{\omega \in μ_n} \omega = \displaystyle \sum_{k=1}^{n} e^{\frac {2\pi ki}{n}} = \frac {({e^{\frac {2\pi i}{n}}})^{n}-1}{e^{\frac {2\pi i}{n}}-1}=\frac {1-1}{e^{\frac {2\pi i}{n}}-1} =0
NB : on utilise ici la formule de la somme d’une suite géométrique.

Pour le produit :
ωμnω=k=1ne2kπin=exp(2πink=1nk)=exp(2πinn(n+1)2)=eiπ(n+1)=(1)n1\displaystyle \prod_{\omega \in μ_n} \omega = \displaystyle \prod_{k=1}^{n}e^{\frac {2k\pi i}{n}} = exp({\frac {2\pi i}{n}\displaystyle \sum\limits _{k=1}^{n} k})=exp({\frac {2\pi i}{n}}\frac {n(n+1)}{2}) = e^{i \pi (n+1)} =(-1)^{n-1}

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