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Exercice corrigé : Vandermonde généralisé et coefficients binomiaux (type CCINP)

Utiliser le déterminant de VandermondeOpérations sur les colonnes effectuées dans le bon ordreLinéarité par rapport à une colonneComatrice et coefficients entiers

Soit $n\geqslant2$ et $x_1,\dots,x_n\in\mathbb K$. On note $V(x_1,\dots,x_n)$ le déterminant de Vandermonde.

  1. Soit $P_0,\dots,P_{n-1}\in\mathbb K[X]$ tels que, pour tout $k$, $P_k$ soit unitaire de degré $k$. Montrer que $$\det\big(P_{j-1}(x_i)\big)_{1\leqslant i,j\leqslant n}=V(x_1,\dots,x_n).$$
  2. On pose $H_0=1$ et, pour $k\geqslant1$, $H_k=\dfrac{X(X-1)\cdots(X-k+1)}{k!}$. Montrer que $H_k(m)=\binom mk$ pour tous entiers $m,k\geqslant0$ (avec $\binom mk=0$ si $k>m$).
  3. Montrer que $\det\big(H_{j-1}(x_i)\big)_{1\leqslant i,j\leqslant n}=\dfrac{V(x_1,\dots,x_n)}{\prod_{k=0}^{n-1}k!}$.
  4. Calculer $V(1,2,\dots,n)$ et en déduire que $\det\Big(\binom i{j-1}\Big)_{1\leqslant i,j\leqslant n}=1$.
  5. En déduire que la matrice $B_n=\Big(\binom i{j-1}\Big)_{1\leqslant i,j\leqslant n}$ est inversible et que $B_n^{-1}$ est à coefficients entiers.

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