Petite reformulation du problème : trouver tous les polynômes P €
C[X] tels que |x| = 1 ==> |P(x)| = 1.
Voilà ma solution (comme l'a précisé
Sinchy, cet exo provient sûrement d'un oral de concours, donc je présente une solution élémentaire; ceci dit, ce n'est pas très court
) :
Soit P le polynôme désiré, et Q le polynôme dont tous les coefficients sont les conjugués des coefficients de P.
Dans la suite, je noterai c(x) le conjugué de x.
Alors, on a P(x)*c(P(x)) = 1 pour tout |x| = 1, P(x)*Q(c(x)) = 1.
On considère ceci comme un polynôme en les deux variables x, c(x) : A(x, c(x)) = P(x)*Q(c(x)).
Alors on voit facilement que A(c(x), x) = A(x, c(x)) ==> A est symétrique ==> A est un polynôme en les fonctions symétriques élémentaires.
A(x, c(x)) = B(x*c(x), x+c(x)).
Pour tout |x| = 1, on a B(x*c(x), x+c(x)) = B(1, x+c(x)) ==> B est un polynôme en x+c(x), soit 2*Re(x), et B vaut 1 pour -2 <= x+c(x) <= 2, donc B est le polynôme constant 1.
Enfin, B(1, x+c(x)) est le polynôme constant 1.
Donc B(x*c(x), x+c(x)) est seulement un polynôme en x*c(x), et n'oublions pas que B(x*c(x), x+c(x)) = P(x)*c(P(x)).
Maintenant, supposons que P(x) \neq x^k,
(a_nx^n + ... + a_1x + a_0)(c(a_n)c(x)^n + ... + c(a_1)c(x) + c(a_0)) = B(x*c(x)),
et ici, on prend les monômes de plus grand et plus petit degré de P(x) (ils sont différents).
Comme ceci :
(x^100 + x)(c(x)^100 + c(x)).
Si on développe, on obtiendra un terme du genre x^100*c(x) + x*c(x)^100 = x*c(x)(x^99 + c(x)^99) et le terme de la forme (x^99 + c(x)^99) est "ineffaçable" et utilise (x+c(x))^99 dans sa représentation par les fonctions symétriques.
==> B(x*c(x), x+c(x)) n'est pas un polynôme en x*c(x)
==> contradiction, et donc conclusion.