De Bézout pour les polynômes à l'intersection des coniques


Hervé Lehning

Étienne Bézout est à l'origine de deux théorèmes. L'un est une généralisation de celui de Bachet des nombres entiers aux polynômes, l'autre concerne les points d'intersection des courbes algébriques. En fait, les deux sont liés, mais de façon subtile.

D'après le théorème de Bachet, si deux entiers relatifs a et b sont donnés et est leur plus grand diviseur commun (ou pgcd), il existe deux entiers relatifs u et v tels que au + bv = d. Ce théorème se généralise aux polynômes car leur ensemble est également muni d'une division euclidienne. L'idée pour le démontrer est de considérer l'ensemble des polynômes de la forme A U + B V et, plus précisément, son élément de degré minimal, dont on démontre qu'il s'agit du pgcd de A et B (voir l'encadré). Cette démonstration débouche sur un algorithme de calcul consistant, à partir d'un polynôme de la forme A U + B V, à en déduire un autre, de degré inférieur, et à recommencer tant que cela est possible.

 

Le théorème de Bézout pour les polynômes

Considérons Δ l'élément de degré minimal de l'ensemble des polynômes AU + BV. Le pgcd (noté D) de A et B divise chaque polynôme AU + BV, donc Δ. Divisons alors A par Δ. On obtient A = ΔQ + R où le degré de R est strictement plus petit que celui de Δ. Comme AU + BV = Δ, en multipliant par Q et en ajoutant R afin de former A, on en déduit l'égalité A (1 – UQ) + B (– VQ) = R ce qui, si R est non nul, contredit le fait que Δ est de degré minimal. Ainsi R = 0, ce qui signifie que Δ divise A. Par symétrie, Δ divise également B, donc aussi le pgcd de A et B, soit D.

D divise Δ et Δ divise D. Ils sont donc égaux à une constante multiplicative près. On en déduit l'existence de U et V tels que AU + BV = D.

 

Prenons un ... Lire la suite