QCM : Polynômes et théorème de d’Alembert en L1 de maths
Ce QCM polynômes L1 reprend le chapitre sur l’anneau \(\mathbb{K}[X]\), en suivant le parallèle avec l’arithmétique des entiers. Les douze questions portent sur le degré, la division euclidienne, le reste par \(X-a\), la multiplicité d’une racine et le polynôme dérivé. Viennent ensuite le théorème de d’Alembert-Gauss, les irréductibles de \(\mathbb{R}[X]\) et de \(\mathbb{C}[X]\), le PGCD, Bézout et les relations coefficients-racines.
Réponds d’abord sans le cours, au brouillon : chaque calcul se fait en quelques lignes. Note tes choix, puis lis les explications. Elles justifient la bonne réponse et décrivent l’erreur qui mène à chaque piège, souvent un signe, un coefficient binomial oublié ou une confusion entre racines réelles et complexes. Refais ensuite les questions ratées le lendemain.
Les 12 questions
Question 1
Quel est le degré du polynôme \((X^2+1)^3-X^6\) ?
- \(6\)
- \(0\)
- \(2\)
- \(4\)
Réponse D.
Le développement donne \(X^6+3X^4+3X^2+1\), donc la différence vaut \(3X^4+3X^2+1\), de degré 4. Le piège 6 applique la règle du degré d’un produit sans voir que les termes dominants se compensent. En effet, on a seulement \(\deg(P+Q)\leqslant\max(\deg P,\deg Q)\), et l’inégalité peut être stricte.
Question 2
Quel est le reste de la division euclidienne de \(X^4+1\) par \(X^2+X\) ?
- \(1+X\)
- \(1-X\)
- \(1\)
- \(X-1\)
Réponse B.
On obtient le quotient \(X^2-X+1\). Or \((X^2+X)(X^2-X+1)=X^4+X\), donc le reste vaut \(X^4+1-(X^4+X)=1-X\), de degré 1, strictement inférieur à 2. Le piège \(X-1\) vient d’une soustraction faite dans le mauvais sens. On peut aussi contrôler avec les racines 0 et \(-1\) du diviseur : le reste vaut 1 en 0 et 2 en \(-1\).
Question 3
Quel est le reste de la division de \(X^{2026}+3X+1\) par \(X+1\) ?
- \(5\)
- \(1\)
- \(-1\)
- \(-3\)
Réponse C.
Le reste de la division par \(X-a\) est la constante \(P(a)\). Ici \(X+1=X-(-1)\), donc on évalue en \(-1\) : \(1-3+1=-1\), car l’exposant 2026 est pair. Le piège 5 évalue en \(1\) au lieu de \(-1\). Ainsi, le signe dans \(X+1\) doit toujours être lu avec soin.
Question 4
Quelle est la multiplicité de la racine 1 dans \(P=X^4-2X^3+2X-1\) ?
- \(3\)
- \(1\)
- \(2\)
- \(4\)
Réponse A.
On a \(P(1)=0\), puis \(P^{\prime}=4X^3-6X^2+2\) s’annule en 1, de même que \(P^{\prime\prime}=12X^2-12X\). Cependant \(P^{(3)}=24X-12\) vaut 12 en 1. Par conséquent, la multiplicité vaut 3, et \(P=(X-1)^3(X+1)\). Le piège 2 s’arrête au polynôme dérivé premier sans tester la dérivée seconde.
Question 5
Que dit exactement le théorème de d’Alembert-Gauss ?
- Tout polynôme non constant de \(\mathbb{R}[X]\) admet au moins une racine réelle
- Tout polynôme de degré \(n\) de \(\mathbb{C}[X]\) a \(n\) racines distinctes
- Tout polynôme de degré \(n\) de \(\mathbb{R}[X]\) a \(n\) racines réelles
- Tout polynôme non constant de \(\mathbb{C}[X]\) admet au moins une racine complexe
Réponse D.
Le théorème affirme que \(\mathbb{C}\) est algébriquement clos. Par récurrence, il en découle qu’un polynôme de degré \(n\) a \(n\) racines comptées avec multiplicité, mais pas forcément distinctes : \((X-i)^2\) le montre. De plus, \(X^2+1\) n’a aucune racine réelle, ce qui écarte les deux énoncés sur \(\mathbb{R}[X]\).
Question 6
Lequel de ces polynômes est irréductible dans \(\mathbb{R}[X]\) ?
- \(X^4+1\)
- \(X^3+1\)
- \(X^2+X+1\)
- \(X^2-2\)
Réponse C.
Les irréductibles de \(\mathbb{R}[X]\) sont les polynômes de degré 1 et ceux de degré 2 à discriminant négatif. Or \(X^2+X+1\) a pour discriminant \(-3\). En revanche, \(X^3+1\) admet la racine \(-1\), et \(X^2-2\) les racines \(\pm\sqrt2\). Le piège \(X^4+1\) n’a aucune racine réelle, mais il se factorise en deux trinômes : absence de racine ne signifie pas irréductible.
Question 7
Quelle est la factorisation de \(X^4+4\) en produit d’irréductibles de \(\mathbb{R}[X]\) ?
- \((X^2+2X+2)(X^2-2X+2)\)
- \((X^2+2)^2\)
- \((X^2-2)(X^2+2)\)
- \((X^2+2X+2)^2\)
Réponse A.
On complète le carré : \(X^4+4=(X^2+2)^2-4X^2\), puis on applique \(a^2-b^2=(a-b)(a+b)\). Les deux trinômes obtenus ont pour discriminant \(-4\), donc ils sont irréductibles. Le piège \((X^2+2)^2\) ajoute un terme \(4X^2\) en trop. Quant à \((X^2-2)(X^2+2)\), il vaut \(X^4-4\) : c’est une erreur de signe.
Question 8
Quel est le PGCD unitaire de \(X^3-1\) et \(X^2-1\) dans \(\mathbb{R}[X]\) ?
- \(X-1\)
- \(X^2-1\)
- \(1\)
- \(X+1\)
Réponse A.
On factorise : \(X^3-1=(X-1)(X^2+X+1)\) et \(X^2-1=(X-1)(X+1)\). Le trinôme \(X^2+X+1\) n’a pas \(-1\) pour racine, donc seul le facteur \(X-1\) est commun. Le piège \(X+1\) suppose à tort que \(-1\) annule \(X^3-1\). On obtient le même résultat par l’algorithme d’Euclide : le premier reste vaut \(X-1\).
Question 9
On cherche des constantes \(u\) et \(v\) telles que \(u(X-1)+v(X+1)=1\). Lesquelles conviennent ?
- \(u=\tfrac12\) et \(v=-\tfrac12\)
- \(u=1\) et \(v=-1\)
- \(u=-1\) et \(v=1\)
- \(u=-\tfrac12\) et \(v=\tfrac12\)
Réponse D.
Les polynômes \(X-1\) et \(X+1\) sont premiers entre eux, donc une relation de Bézout existe. En identifiant, on obtient \(u+v=0\) et \(v-u=1\), d’où \(v=\tfrac12\). Le piège \(u=-1,\ v=1\) oublie de diviser par 2 et donne 2 au lieu de 1. Enfin, l’autre choix de signes donne \(-1\).
Question 10
Les racines complexes de \(X^3+4X^2-X+6\) sont notées \(a\), \(b\), \(c\). Que vaut \(\tfrac1a+\tfrac1b+\tfrac1c\) ?
- \(-\tfrac{1}{6}\)
- \(\tfrac{1}{6}\)
- \(\tfrac{2}{3}\)
- \(6\)
Réponse B.
Les relations coefficients-racines donnent \(ab+bc+ca=-1\) et \(abc=-6\), car le produit change de signe en degré impair. Ainsi la somme cherchée vaut \(\dfrac{ab+bc+ca}{abc}=\dfrac{-1}{-6}=\dfrac16\). Le piège \(-\tfrac16\) prend \(abc=6\). La réponse \(\tfrac23\) utilise la somme des racines au numérateur.
Question 11
Les racines complexes de \(X^3-2X^2+5X-3\) sont notées \(a\), \(b\), \(c\). Que vaut \(a^2+b^2+c^2\) ?
- \(14\)
- \(-6\)
- \(4\)
- \(-1\)
Réponse B.
On a \(a+b+c=2\) et \(ab+bc+ca=5\). Or \(a^2+b^2+c^2=(a+b+c)^2-2(ab+bc+ca)=4-10=-6\). Un résultat négatif n’est pas absurde : il prouve justement que des racines ne sont pas réelles. Le piège 14 ajoute le double produit au lieu de le retrancher, et la réponse 4 l’oublie complètement.
Question 12
Pour quelles valeurs du réel \(m\) le polynôme \(X^3-3X+m\) admet-il une racine multiple ?
- \(m=2\) seulement
- \(m=0\)
- \(m=2\) ou \(m=-2\)
- \(m=3\) ou \(m=-3\)
Réponse C.
Une racine multiple de \(P\) est aussi racine de \(P^{\prime}=3X^2-3\), donc vaut \(1\) ou \(-1\). Ensuite, \(P(1)=m-2\) et \(P(-1)=m+2\). Par conséquent, il faut \(m=2\) ou \(m=-2\). Le piège « seulement 2 » oublie la racine \(-1\) de \(P^{\prime}\). Pour \(m=0\), les racines \(0\) et \(\pm\sqrt3\) sont simples.
Pour aller plus loin
- Revoir la leçon : cours de L1 de maths sur polynômes et théorème de d'Alembert
- S’exercer : exercices corrigés sur polynômes et théorème de d'Alembert
- QCM précédent : QCM : Divisibilité et congruences en L1 de maths
- QCM suivant : QCM : Pivot de Gauss et matrices en L1 de maths
- Tous les chapitres : le sommaire de la L1 de maths
















![Multiplicités et factorisation dans R[X]](https://maths-pdf.fr/wp-content/uploads/2026/10/postbac-24702-300x169.jpg)









