[TermS] DM Nombres complexes

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Epicure
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[TermS] DM Nombres complexes

par Epicure » 11 Oct 2007, 19:44

Bonjour à tous et à toutes !

Voila, je suis cette année en terminale S, et je viens de terminer le chapitre sur les nombres complexes, qui est pour moi - comme l'indique son nom - un petit peu "flou" (je comprend, mais j'ai encore quelques difficultés pour appliquer).

Mon prof de maths m'a donné un DM (comme c'est gentil...lol), et il y a quelques questions que je n'arrive pas à faire.

Voici l'ennoncé :
I]Le plan complexe P est rapporté au repère orthonormal direct (O,u(vecteur),v(vecteur))
On désigne par A le point d'affixe i.
A tout point M du plan, distinct de A, d'affixe z, on associe le point M' d'affixe z' défini par :
[CENTER]z' = z²/(i-z) [/CENTER]

1. Déterminer les points M confondus avec leur image M'

2. Etant donné un complexe z distinct de i, on pose z = x+iy et z' = x'+iy' avec x, y, x', y' réels.
Montrer que :
[CENTER]x' = (-x(x²+y²-2y)/(x²+(1-y)²)[/CENTER]

En déduire l'ensemble E des points M dont l'image M' est située sur l'axe des imaginaires purs.

3. Trouver une relation simple liant les longueurs OM, AM et OM'. En déduire l'ensemble F des points M du plan tels que M et M' soient situés sur un cercle de centre O.


II] Le plan (P) est rapporté à un repère orthonormé direct (O , e1(vecteur) , e2(vecteur)).

1. On considère, dans C (ensemble des nombres complexes), l'équation suivante :
[CENTER](E): z^3-8z²+24z-32 = 0[/CENTER]

a) Vérifier que zo = 4 est une solution de (E). Déterminer trois réels a,b et c tels que (E) s'écrive :
[CENTER](E): (z-4)(az²+bz+c) = 0[/CENTER]

b) Résoudre l'équation (E). On notera z1 sa solution ayant une partie imaginaire positive et z2 sa solution ayant une partie imaginaire négative.

c) Démontrer que les images respectives Mo, M1 et M2 de zo, z1 et z2 sont sur le cercle C de centre G d'affixe H=2 et de rayon R=2. Illustrer.

2. On considère la transformation f du plan qui à tout point M(z), distinct de O, associe le point M'(z') tel que :
[CENTER]z' = 1/zbarre (nombre conjugué de z)[/CENTER]

a) Déterminer l'ensemble des points M invariants par f.

b) Démontrer que, pour tout point M distinct de O, les points O, M et M' sont alignés et que OM * OM' = 1


Voici maintenant les réponses que j'ai trouvée :
I]Je bloque à la question 1, et je pense que les questions qui suivent en découle, donc je n'ai rien trouvé pour cet exercice !

II]1.a)Pour prouver que zo=4 est solution de (E), il suffit de remplacer Z par 4 dans (E). Ensuite, on trouve a=1, b=-4 et c=8.
b) On trouve : zo=4, z1=2+2i et z2=2-2i.

2. Je n'ai pas compris ces questions.


Merci d'avance pour toutes vos réponses.



annick
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par annick » 11 Oct 2007, 19:49

Bonsoir,
déjà pour le 1° du I, M et M' confondus cela veut dire z'=z. Donc tu trouves une équation facile à résoudre.

Epicure
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par Epicure » 11 Oct 2007, 19:59

Bonsoir, merci d'avoir répondu si vite !
Pour cette question, j'en étais effectivement arrivé à z=z', mais mon développement n'avait pas été des plus concluant...
Je vais réessayer !

annick
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par annick » 11 Oct 2007, 20:01

Pour le 2) I, il faut bêtement remplacer z par x+iy et z' par x'+iy'.
Avec un peu de patience et de méthode, en utilisant la quantité conjuguée afin qu'il n'y ait plus de complexes au dénominateur on retrouve bien l'expression qui est donnée.
Ensuite, pour que M' soit sur l'axe des imaginaires purs, il faut que la partie réelle soit nulle, ce qui peut être trouvé en annulant l'expression que l'on a trouvé précédemment pour x'

Epicure
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par Epicure » 11 Oct 2007, 20:10

Pour le I]1. je trouve ceci :
z' = z²/(i-z) iz-z² = z² iz = 0

Ma question va surement vous parraitre très bête, mais que dois-je déduire de ce résultat ?

annick
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par annick » 11 Oct 2007, 20:18

iz-z² = z² <=> iz = 0 Fatale erreur ! lol !

iz-2z²=0
z(i-2z)=0

D'où :
z=0 ou z=i/2 ce qui te donne 2 points invariants A(0;0) B(0;1/2)

Epicure
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par Epicure » 11 Oct 2007, 20:24

oups, désolé, je suis allé trop vite...lol
merci.
Je dois donc déduire que M et M' sont confondus en A(0;0) et B(0;1/2) ?

Sinon, pour le I]2. Je dois remplacer z par x+iy et z' par x'+iy' dans z' = z²/(i-z) ?

annick
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par annick » 11 Oct 2007, 20:29

oui, c'est cela. C'est vrai que les calculs sont un peu longs, mais il n'y a pas d'autres moyens

Epicure
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par Epicure » 12 Oct 2007, 17:54

Bonjour, merci pour votre aide,
j'ai encore un petit soucis au niveau du I]2. :
Je trouve bien la formule marquée, mais je conserve un partie imaginaire conséquente, comment m'en débarrasser ?

annick
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par annick » 12 Oct 2007, 17:58

tu veux dire que tu as trouvé
z'=x'+iy'=(-x(x²+y²-2y)/(x²+(1-y)²) + i(.....................)

Donc tu en déduis
x'=(-x(x²+y²-2y)/(x²+(1-y)²)
y'=....................

(Je ne remets pas les calculs de y' car je ne les ai plus sous la main)

Ensuite pour n'avoir qu'un imaginaire pur, il faut que x'=0

ceci répond-il à ta question ?

Epicure
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par Epicure » 12 Oct 2007, 18:08

a ok ,
en fait, j'avais fait passer le iy' de l'autre côté, pour n'avoir que x' =.....
Merci, cela m'éclaircit pas mal !
Des idées pour l'exercice II ?

annick
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par annick » 12 Oct 2007, 18:35

Pour l'exo II tu avais commencé à bien répondre.
Pour la question 2) maintenant que tu sais comment on fait pour les points invariants, tu recommences comme dans l'exo I.
Donc je ne sais pas où tu as encore des problèmes.

Epicure
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par Epicure » 12 Oct 2007, 18:41

I]2. je dois bien faire x'=0 ? Je les fait, et je trouve
x=o ou y=1 ou x²+y²+2y = 0
Que dois-je en déduire ?
I]3.elle découle surement de la question précédente !

II]1.c) Je ne comprends pas la question.
II]2.a) Que signifie le terme invariant ?
II]2.b)Quelle méthode appliquer ?

annick
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par annick » 12 Oct 2007, 21:35

Pour I 2), tu as

x' = (-x(x²+y²-2y)/(x²+(1-y)²)

Pour que z' soit imaginaire pur, il faut x'=0 donc

soit x=0 c'est à dire que les points M se trouvent sur l'axe des ordonnées, mais il faut le priver du point (0,1) car ta fonction de départ a (z-i) au dénominateur donc z doit être différent de i

soit x²+y²-2y=0 ce qui s'écrit aussi x²+(y-1)²+1=0 qui correspond à l'équation du cercle de centre W(0;1) et de rayon 1.
Là je suis un peu gênée car W est exclus comme je le disais plus haut donc je crois que cette solution n'est pas acceptable car pas de centre, pas de cercle, mais je ne suis pas tout-à-fait sûre de ma conclusion.

annick
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par annick » 12 Oct 2007, 21:38

pour II 2 a) dire que l'on cherche les points invariants (qui ne varient pas) revient à chercher comme dans l'exo I les points M et M' confondus, soit encore z'=z

annick
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par annick » 12 Oct 2007, 21:42

pour la II 2 b) connais-tu la notation exponentielle des complexes ?
Si oui, ça va nous simplifier la vie, sinon on verra

Epicure
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par Epicure » 13 Oct 2007, 12:06

Bonjour,

Pour le II]2.b), il faut que je simplifie z=1/zbarre. Pour cela, dois-je poser z=x+iy ?

Pour le II]2.b) oui j'ai vu la notation exponentielle des complexes !

Epicure
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par Epicure » 16 Oct 2007, 17:01

Bonjour,
petite mise à jour : pour le II]2.a), je trouve que M doit se trouver sur le cercle C de centre O(0;0) et de rayon R=1
Est-ce correct ?
Je n'ai toujours pas trouver les réponses aux questions I]3) et II]2.b)...
Des idées ?

annick
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par annick » 16 Oct 2007, 17:11

re bonjour,
pour le II2a) on trouve bien le cercle de centre Oet de rayon 1, mais il faut le priver du point A(0,1) car au départ, tu as z'=z²/(i-z). z doit donc être différent de i sinon z' n'existe pas.

annick
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par annick » 16 Oct 2007, 17:17

Hou là là! Je mesuis mal remise dans ton problème et du coup je suis allée rechercher les données du I pour le II . Désolée !
Donc oui, on trouve bien x²+y²=1 ce qui correspond àC((0;0)1)

 

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