Devoir complexes: forme trigonométrique et exponentielle, équations dans C, affixe d’un point (réf 1469)

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Contenu

Forme trigonométrique et exponentielle

Calculs avec les complexes

Équations dans C

Équations du second degré dans C

Calculs avec les affixes, complexes et géométrie

 

Devoir d'entraînement | temps recommandé 20mn ou plus | Niveau 2 difficulté moyenne | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
Exercice 1 (4 points)
Donner la forme algébrique de chacun des complexes ci-dessous:
  1. $(2-3i)^2$
    Aide

    On peut utiliser les identités remarquables avec $a=2$ et $b=3i$ et on a alors $(a-b)^2$

    Solution

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  2. $\dfrac{2+i}{1-3i}$
    Rappel cours

    Forme trigonométrique
    Soit $z=x+iY$ un complexe.
    Le module de $z$ noté $|z|$ est $|z|=OM=\sqrt{x^2+y^2}$.
    Si $z\neq 0$ l'argument de $z$ noté $arg(z)$ est une mesure en radians de l'angle $(\overrightarrow{i};\overrightarrow{OM})$}
    On a alors $x=|z|cos(arg(z))$ et $y=|z|sin(arg(z))$ soit $z=|z|(cos(arg(z)+isin(arg(z))$
    Cette forme est appelée forme trigonométrique} de $z$.

    Aide

    Il faut multiplier le numérateur et le dénominateur par le conjugué de $1-3i$ soit $1+3i$

    Solution

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  3. $2e^{i\frac{\pi}{6}}$
    Rappel cours


    Solution

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Exercice 2 (4 points)
Ecrire les complexes ci-dessous sous forme exponentielle.
  1. $-5+5i$
    Rappel cours

    Forme trigonométrique
    Soit $z=x+iY$ un complexe.
    Le module de $z$ noté $|z|$ est $|z|=OM=\sqrt{x^2+y^2}$.
    Si $z\neq 0$ l'argument de $z$ noté $arg(z)$ est une mesure en radians de l'angle $(\overrightarrow{i};\overrightarrow{OM})$}
    On a alors $x=|z|cos(arg(z))$ et $y=|z|sin(arg(z))$ soit $z=|z|(cos(arg(z)+isin(arg(z))$
    Cette forme est appelée forme trigonométrique} de $z$.

    Aide

    Il faut calculer $|-5+5i|$ puis résoudre le systèmes d'équation formé avec $cos(\theta)$ et $sin(\theta)$ si $\theta=arg(-5+5i)$ ($2\pi$)

    Solution

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  2. $(\sqrt{3}-3i)^4$
    Aide

    Il faut déterminer d'abord la forme exponentielle de $\sqrt{3}-3i$

    Solution

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  3. $i e^{-i\frac{\pi}{3}}$
    Rappel cours

    Forme exponentielle
    $z$ est un complexe d'argument $\alpha$
    La forme exponentielle de $z$ est $z=|z|e^{i\alpha}$

    Aide

    Il faut déterminer d'abord la forme exponentielle de $i$

    Solution

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Exercice 3 (6 points)
  1. Résoudre $2z-1+3i=iz+2$ dans $\mathbb{C}$.
    Ecrire la solution sous forme algébrique.
    Aide

    Il faut "isoler" $z$ en factorisant d'abord $z$

    Solution

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  2. $2z^2-4z+5=0$
    Rappel cours

    Équations du second degré à coefficients réels
    équation du second degré à coefficients réels
    Discriminant: $\Delta=b^2-4ac$
    - Si $\Delta \geq 0$, on résout dans $\mathbb{R}$
    Si $\Delta >0 $ il y a 2 racines $z_1=\dfrac{-b-\sqrt{\Delta}}{2a}$ et $z_2=\dfrac{-b+\sqrt{\Delta}}{2a}$
    Si $\Delta <0$ alors on a deux racines complexes conjuguées:
    $z_1=\dfrac{-b-i\sqrt{|\Delta|}}{2a}$ et $z_2=\dfrac{-b+i\sqrt{|\Delta|}}{2a}=\overline{z_1}$

    Aide

    Il faut calculer $\Delta=b^2-4ac$ et on a 2 racines complexes conjuguées.

    Solution

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  3. Résoudre $z-2i\overline{z}=-4-i$ dans $\mathbb{C}$
    Rappel cours

    conjugué d'un complexe
    Soit $z=a+ib$ un complexe avec $a$ et $b$ réels.
    Le conjugué de $z$ noté $\overline{z}$ est le compexe $\overline{z}=a-ib$

    Aide

    On peu poser $z=x+iy$ avec $x$ et $y$ réels

    Solution

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Exercice 4 (6 points)
Soient $A$, $B$, $C$ et $D$ les points d'affixes respectives $a=2+3i\sqrt{3}$, $b=-\dfrac{\sqrt{3}}{3}i$, $ c=-4-3i\sqrt{3}$ et $d=-2+\dfrac{\sqrt{3}}{3}i$.
  1. Calculer $b-a$ et $c-d$ et en déduire que le quadrilatère $ABCD$ est un parallélogramme.
    Rappel cours

    010

    Aide

    010 $b-a$ est l'affixe du vecteur $\overrightarrow{AB}$ et $c-d$ est l'affixe du vecteur $\overrightarrow{DC}$

    Solution

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  2. Démontrer que $\dfrac{d-b}{c-a}$ est un imaginaire pur.
    Rappel cours

    011 Suppression des complexes au dénominateur
    Pour écrire un nombre complexe sans complexes au dénominateur, il faut multiplier le numérateur et le dénominateur par le conjugué du dénominateur.
    En effet $(a+ib)(a-ib)=a^2-iab+iba-i^2b^2=a^2+b^2$
    soit $z\overline{z}=a^2+b^2$
    Exemple:
    $z=\dfrac{2+3i}{1-2i}=\dfrac{(2+3i)(1+2i)}{(1-2i)(1+2i)}=\dfrac{(2+3i)(1+2i)}{1+4}=\dfrac{(2+3i)(1+2i)}{5}$

    Aide

    011 $arg\left(\dfrac{d-b}{c-a}\right)$ est une mesure de l'angle orienté $(\overrightarrow{AC};\overrightarrow{BD})$

    Solution

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  3. En déduire la nature du parallélogramme $ABCD$.
    Aide

    012 $arg\left(\dfrac{d-b}{c-a}\right)$ est une mesure de l'angle orienté $(\overrightarrow{AC};\overrightarrow{BD})$

    Solution

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