Problèmes de Mathématiques

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Problèmes de Mathématiques

Calcul de cos

π

5

et cos

π

17

à l’aide de radicaux

Énoncé

Calcul de cos

π

5

et cos

π

17

à l’aide de radicaux

PREMIÈRE PARTIE

1. Donner les solutions de (E) : z5 − 1 = 0, sous forme trigonométrique.

2. Soit Q le polynôme tel que z5 − 1 = (z − 1)Q(z).

Avec le changement de variable ω = z +

1

z

, exprimer les racines de Q avec des radicaux.

3. En déduire cos

Publicité

2π

5

, cos

4π

5

, cos

π

5

, sin

2π

5

, sin

4π

5

et sin

π

5

à l’aide de radicaux.

DEUXIÈME PARTIE

Dans toute la suite du problème, on pose θ =

π

17

Tous les calculs demandés doivent être effectués de manière exacte (autrement dit les réponses

qui utiliseraient des valeurs approchées fournies par la calculatrice ne sont pas acceptées).

Publicité

.

1. Montrer que : ∀ a ∈ IR, ∀ h ∈]0, 2π[, ∀ n ∈ IN∗ :

sin(

nh

2

cos(a + kh) =

n−1

X

k=0

h

2

)

) cos(a + (n − 1)

sin(

h

2

)

2. On pose

(cid:26) x1 = cos 3θ + cos 5θ + cos 7θ + cos 11θ

x2 = cos θ + cos 9θ + cos 13θ + cos 15θ

(a) Montrer que x1 > 0.

(b) Montrer que x1 + x2 =

1

2

Publicité

.

(c) On se propose de calculer la valeur de x1x2.

i. Développer l’expression x1x2, puis linéariser les produits obtenus.

ii. En déduire que x1x2 = −2(x1 + x2) = −1.

(d) Donner une expression de x1 et de x2 à l’aide de radicaux.

(

3. On pose

y1 = cos 3θ + cos 5θ, y2 = cos 7θ + cos 11θ

y3 = cos θ + cos 13θ, y4 = cos 9θ + cos 15θ

(a) En s’inspirant de la méthode précédente, calculer les produits y1y2 et y3y4.

(b) En déduire des expressions de y1, y2, y3 et de y4 à l’aide de radicaux.

4. Donner finalement une expression de cos

π

17

à l’aide de radicaux.

c(cid:13)EduKlub S.A.

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Jean-Michel Ferrard