Pistes-Grand-Oral-HUET-version-sans programme
Le. Grand Oral constitue une opportunité de donner plus d'appétence pour les. Mathématiques de pouvoir contribuer à la volonté d'accroître sa culture.
Pratiquer loral en mathématiques Pistes pour lépreuve orale de
La notion de limite ou d'infini apparaît à plusieurs reprises à travers le programme de spécialité de terminale à propos du raisonnement par récurrence de la
Programme denseignement optionnel de mathématiques expertes
Il importe donc que cette diversité se retrouve dans les travaux proposés à la classe. Parmi ceux-ci les travaux écrits faits hors du temps scolaire (exercices
Programme denseignement optionnel de mathématiques expertes
Ils permettent une différenciation pédagogique et offrent des pistes pour l'épreuve orale terminale. Programme. Nombres complexes. L'étude des nombres complexes
Programme de spécialité de mathématiques de terminale générale
Le programme propose un certain nombre d'approfondissements possibles mais en aucun cas obligatoires. Ils permettent une différenciation pédagogique et offrent
Interactions entre les mathématiques et la physique dans l
Le programme actuel de mathématiques de la classe de terminale scientifique Tableau comparatif sur la méthode d'Euler en mathématiques et en physique.
Introduction à la théorie des graphes
elle constitue une branche à part entière des mathématiques grâce aux travaux de. König
Cours darithmétique
parant les olympiades internationales de mathématiques. enti`ere et les conventions de notations sont moins usuelles `a ce propos : lors d'un exercice.
Exercices de mathématiques - Exo7
Utiliser la formule d'Euler pour faire apparaître des cosinus. Indication pour l'exercice 16 ?. Appliquer deux fois la formule de Moivre en remarquant ei5?
Exercices de mathématiques - Exo7
Or on a le théorème suivant sur les sous-suites d'une suite convergente : Théorème : Soit (un) une suite convergeant vers la limite l (le théorème est encore
Nombres complexes
1 Forme cartésienne, forme polaire
Exercice 1Mettre sous la formea+ib(a;b2R) les nombres :3+6i34i;1+i2i
2 +3+6i34i;2+5i1i+25i1+i: Écrire sous la formea+ibles nombres complexes suivants : 1.Nombre de module 2 et d"ar gumentp=3.
2.Nombre de module 3 et d"ar gumentp=8.
Calculer le module et l"argument deu=p6ip2
2 etv=1i. En déduire le module et l"argument dew=uv Déterminer le module et l"argument des nombres complexes : e eiaeteiq+e2iq: Exercice 5Calculer les racines carrées de 1;i;3+4i;86i;et 7+24i. 1.Calculer les racines carrées de
1+ip2 . En déduire les valeurs de cos(p=8)et sin(p=8). 2.Calculer les v aleursde cos (p=12)et sin(p=12).
1Résoudre dansCles équations suivantes :
z2+z+1=0 ;z2(1+2i)z+i1=0 ;z2p3zi=0 ;
z2(514i)z2(5i+12) =0 ;z2(3+4i)z1+5i=0 ; 4z22z+1=0 ;
z4+10z2+169=0 ;z4+2z2+4=0:
Exercice 8Calculer la sommeSn=1+z+z2++zn.
1.Résoudre z3=1 et montrer que les racines s"écrivent 1,j,j2. Calculer 1+j+j2et en déduire les racines
de 1+z+z2=0. 2.Résoudre zn=1 et montrer que les racines s"écrivent 1;e;:::;en1. En déduire les racines de 1+z+z2+
+zn1=0. Calculer, pourp2N, 1+ep+e2p++e(n1)p.Trouver les racines cubiques de 22iet de 11+2i.
1. Soient z1,z2,z3trois nombres complexes distincts ayant le même cube.Exprimerz2etz3en fonction dez1.
2. Donner ,sous forme polaire, les solutions dans Cde : z6+(7i)z388i=0:
(Indication : poserZ=z3; calculer(9+i)2)4 Géométrie
Exercice 12Déterminer l"ensemble des nombres complexesztels que : 1. z3z5 =1; 2. z3z5 =p2 2 Montrer que pouru;v2C, on aju+vj2+juvj2=2(juj2+jvj2):Donner une interprétation géométrique.Soit(A0;A1;A2;A3;A4)un pentagone régulier. On noteOson centre et on choisit un repère orthonormé
(O;!u;!v)avec!u=!OA0, qui nous permet d"identifier le plan avec l"ensemble des nombres complexesC.A0 A 3 A 4A 1 A 2 O1i1.Donner lesaffixesw0;:::;w4despointsA0;:::;A4. Montrerquewk=w1kpourk2f0;1;2;3;4g. Montrer
que 1+w1+w21+w31+w41=0. 2.En déduire que cos (2p5
)est l"une des solutions de l"équation 4z2+2z1=0. En déduire la valeur de cos(2p5 3. On considère le point Bd"affixe1. Calculer la longueurBA2en fonction de sinp10 puis dep5 (on remarquera que sin p10 =cos2p5 4.On cons idèrele point Id"affixei2
, le cercleCde centreIde rayon12 et enfin le pointJd"intersection de Cavec la demi-droite[BI). Calculer la longueurBIpuis la longueurBJ.5.Application:Dessiner un pentagone régulier à la règle et au compas. Expliquer.
5 Trigonométrie
Exercice 15Soitzun nombre complexe de moduler, d"argumentq, et soitzson conjugué. Calculer(z+z)(z2+z
2):::(zn+z
n)en fonction deretq. En utilisant les nombres complexes, calculer cos5qet sin5qen fonction de cosqet sinq.Exercice 17SoitZ[i] =fa+ib;a;b2Zg.
1. Montrer que si aetbsont dansZ[i]alorsa+betable sont aussi. 2.T rouverles élements in versiblesde Z[i], c"est-à-dire les élémentsa2Z[i]tels qu"il existeb2Z[i]avec
ab=1. 3. Vérifier que quel que soit w2Cil existea2Z[i]tel quejwaj<1. 4.Montrer qu"il e xistesur Z[i]une division euclidienne, c"est-à-dire que, quels que soientaetbdansZ[i]
il existeqetrdansZ[i]vérifiant : a=bq+ravecjrjcalculer cosqet sinq.Indication pourl"exer cice3 NPassez à la forme trigonométrique. Souvenez-vous des formules sur les produits de puissances :
eiaeib=ei(a+b)eteia=eib=ei(ab):Indication pourl"exer cice4 NPour calculer un somme du typeeiu+eivil est souvent utile de factoriser pareiu+v2
.Indication pourl"exer cice5 NPourz=a+ibon cherchew=a+ibtel que(a+ib)2=a+ib. Développez et indentifiez. Utilisez aussi que
jwj2=jzj.Indication pourl"exer cice6 NIl s"agit de calculer les racines carrées de 1+ip2 =eip4de deux façons différentes.Indication pourl"exer cice7 NPour les équation du typeaz4+bz2+c=0, poserZ=z2.Indication pourl"exer cice8 NCalculer(1z)Sn.Indication pourl"exer cice12 NLe premier ensemble est une droite le second est un cercle.
Indication pour
l"exer cice13 NPour l"interprétation géométrique cherchez le parallélogramme.
Indication pour
l"exer cice15 NUtiliser la formule d"Euler pour faire apparaître des cosinus.
Indication pour
l"exer cice16 NAppliquer deux fois la formule de Moivre en remarquantei5q= (eiq)5.5
Correction del"exer cice1 NRemarquons d"abord que pourz2C,zz=jzj2est un nombre réel, ce qui fait qu"en multipliant le dénominateur
par son conjugué nous obtenons un nombre réel. =35 +65i:
Calculons
1+i2i=(1+i)(2+i)5
=1+3i5 et 1+i2i 2 =1+3i5 2 =8+6i25 =825 +625i: Donc 1+i2i 2 +3+6i34i=825 +625
i35 +65
i=2325 +3625
i:
Soitz=2+5i1i. Calculonsz+z, nous savons déjà que c"est un nombre réel, plus précisément :z=32
+72iet doncz+z=3.Correction del"exer cice2 N1.z1=2eip3 =2(cosp3 +isinp3 ) =2(12 +ip3 2 ) =1+ip3.
2.z2=3eip8
=3cosp83isinp8
=3p2+p2 23ip2p2
2 Il nous reste à expliquer comment nous avons calculé cos p8 et sinp8 : posonsq=p8 , alors 2q=p4 et donc cos(2q)=p2 2 =sin(2q). Mais cos(2q)=2cos2q1. Donc cos2q=cos(2q)+12 =14 (2+p2). Et ensuite sin2q=1cos2q=14
(2p2). Comme 06q=p8 6p2 , cosqet sinqsont des nombres positifs. Donc cos p8 =12 q2+p2;sinp8 =12 q2p2:Correction del"exer cice3 NNous avons u=p6p2i2 =p2 p3 2 i2 =p2 cosp6 isinp6 =p2eip6 puis v=1i=p2eip4Il ne reste plus qu"à calculer le quotient :
uv =p2eip6p2eip4 =eip6 +ip4 =eip12 :Correction del"exer cice4 ND"après la formule de Moivre poureianous avons : e eia=ecosa+isina=ecosaeisina: Orecosa>0 donc l"écriture précédente est bien de la forme "module-argument". 6De façon générale pour calculer un somme du typeeiu+eivil est souvent utile de factoriser pareiu+v2
. En effet e iu+eiv=eiu+v2 eiuv2 +eiuv2 =eiu+v22cosuv2
=2cosuv2 eiu+v2 Ce qui est proche de l"écriture en coordonées polaires.Pour le cas qui nous concerne :
z=eiq+e2iq=e3iq2 h eiq2 +eiq2 i =2cosq2 e3iq2 Attention le module dans une décomposion en forme polaire doit être positif ! Donc si cos q2 >0 alors 2cosq2 est le module dezet 3q=2 est son argument ; par contre si cosq2 <0 le module est 2jcosq2 jet l"argument3q=2+p(le+pcompense le changement de signe careip=1).Correction del"exer cice5 NRacines carrées.Soitz=a+ibun nombre complexe aveca;b2R; nous cherchons les complexesw2Ctels
quew2=z. Écrivonsw=a+ib. Nous raisonnons par équivalence : w2=z,(a+ib)2=a+ib
,a2b2+2iab=a+ib Soit en identifiant les parties réelles entre elles ainsi que les parties imaginaires : a2b2=a 2ab=b Sans changer l"équivalence nous rajoutons la conditionjwj2=jzj. 8 :a2+b2=pa
2+b2 a 2b2=a 2ab=b Par somme et différence des deux premières lignes : 8 :a2=a+pa
2+b22 b2=a+pa
2+b22 2ab=b ,8 >:a=qa+pa 2+b22 b=qa+pa 2+b22 abest du même signe queb Cela donne deux couples(a;b)de solutions et donc deux racines carrées (opposées)w=a+ibdez. 7 En pratique on répète facilement ce raisonnement, par exemple pourz=86i, w2=z,(a+ib)2=86i
,a2b2+2iab=86i a2b2=8 2ab=6 ,8 :a2+b2=p8
2+(6)2=10 le module dez
a 2b2=8 2ab=6 ,8 :2a2=18 b 2=1 2ab=6 ,8 :a=p9=3 b=1 aetbde signes opposés ,8 :a=3 etb=1 ou a=3 etb= +1Les racines dez=86isont doncw1=3ietw2=w1=3+i.
Pour les autres :
Les racines carrées de 1 sont : +1 et1.
Les racines carrées de isont :p2
2 (1+i)etp2 2 (1+i).Les racines carrées de 3 +4isont : 2+iet2i.
Les racines carrées de 7 +24isont : 4+3iet43i.Correction del"exer cice6 NPar la méthode usuelle nous calculons les racines carréesw;wdez=1+ip2
, nous obtenons w=sp2+12 p2 +isp212 p2 qui peut aussi s"écrire : w=12 q2+p2+i12 q2p2:Mais nous remarquons quezs"écrit également
z=eip4 eteip8 vérifie eip82=e2ip8
=eip4Cela signifie queeip8
est une racine carrée dez, donceip8 =cosp8 +isinp8 est égal àwouw. Comme cosp8 >0 alorseip8 =wet donc par identification des parties réelles et imaginaires : cos p8 =12 q2+p2 et sin p8 =12 q2p2: 8Correction del"exer cice7 NÉquations du second degré.La méthode génerale pour résoudre les équations du second degréaz2+bz+c=0
(aveca;b;c2Ceta6=0) est la suivante : soitD=b24acle discriminant complexe etdune racine carrée deD(d2=D) alors les solutions sont :
z1=b+d2aetz2=bd2a:
Dans le cas où les coefficients sont réels, on retrouve la méthode bien connue. Le seul travail dans le cas
complexe est de calculer une racineddeD. Exemple : pourz2p3zi=0,D=3+4i, dont une racine carrée estd=2+i, les solutions sont donc : z1=p3+2+i2
etz2=p32i2Les solutions des autres équations sont :
L "équationz2+z+1=0 a pour solutions :12
(1+ip3),12 (1ip3). L "équationz2(1+2i)z+i1=0 a pour solutions : 1+i,i.L "équationz2p3zi=0 a pour solutions :12
(2p3+i),12 (2p3i) L "équationz2(514i)z2(5i+12) =0 a pour solutions : 512i,2i. L "équationz2(3+4i)z1+5i=0 a pour solutions : 2+3i, 1+i.L "équation4 z22z+1=0 a pour solutions :14
(1+ip3),14 (1ip3). L "équationz4+10z2+169=0 a pour solutions : 2+3i,23i, 23i,2+3i.L "équationz4+2z2+4=0 a pour solutions :p2
2 (1+ip3),p2 2 (1ip3),p2 2 (1+ip3),p2 2 (1ip3).Correction del"exer cice8 NS n=1+z+z2++zn=nå k=0zk:Nous devons retrouver le résultat sur la sommeSn=1zn+11zd"une suite géométrique dans le cas oùz6=1 est un
réel. Soit maintenantz6=1 un nombre complexe. CalculonsSn(1z). S n(1z) = (1+z+z2++zn)(1z)développons =1+z+z2++znzz2zn+1les termes intermédiaires s"annulent =1zn+1: Donc Sn=1zn+11z;pourz6=1:Correction del"exer cice9 NCalcul de racinen-ième.Soitz2Ctel quezn=1, déjàjzjn=1 et doncjzj=1. Écrivonsz=eiq. L"équation
devient e inq=e0=1,nq=0+2kp;k2Z,q=2kpn ;k2Z: 9Les solution sont donc
S=n e2ikpn ;k2ZoComme le polynômezn1 est de degrénil a au plusnracines. Nous choisissons pour représentants :
S=n e2ikpn ;k=0;:::;n1oDe plus sie=e2ipn
alorsS=ek;k=0;:::;n1:Ces racines sont les sommets d"un polygone régulier àn côtés inscrit dans le cercle unité. SoitP(z) =ån1k=0zk=1zn1zpourz6=1. Donc quelque soitz2Snf1gP(z) =0, nous avons ainsi trouvern1 racines pourPde degrén1, donc l"ensemble des racines dePest exactementSnf1g.Pour conclure soitQp(z) =ån1k=0ekp.
Sip=0+`n,`2Zalorsekp=ek`n= (en)k`=1k`=1. DoncQp(z) =ån1k=01=n. SinonQp(z)est la somme d"une suite géométrique de raisonep: Qp(z) =1(ep)n1ep=1(en)p1ep=111ep=0:Correction del"exer cice10 N1.Les trois racines cubiques ont même module
p2, et leurs arguments sontp=12, 7p=12 et 5p=4. Des valeurs approchées sont 1;366030;36603i,0;36603+1;36603iet1i.2.12i,(12i)jet(12i)j2oùj=1+ip3
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