Exercice 12 : Déterminez les racines carrées de 9 + 40i et les racines quatri` emes de −7 − 24i Exercice 13 : 1 Présentez sous forme exponentielle u = 1 + i √3
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[PDF] Pascal Lainé 1 NOMBRES COMPLEXES Exercice 1 - Licence de
Exercice 1 : On donne 0 un réel tel que : cos( 0) = 2 √5 et sin( 0) = 1 √5 Calculer le module et l'argument de chacun des nombres complexes
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Chapitre 2 Nombres complexes Maths Spé - MP/MP˚ et PSI/PSI˚ - Concours 2015 Correction des exercices Difficulté des exercices Exercices classiques :
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Exercice 15 Soit z un nombre complexe de module ρ, d'argument θ, et soit z son conjugué Calculer (z+z)(z2 +z2) (zn + zn) en fonction de ρ et θ
[PDF] Chapitre 2 NOMBRES COMPLEXES Enoncé des exercices
Exercice 2 13 Soit u un nombre complexe de module 1, montrer que Re( 1 1 − u\ = 1 2 Exercice 2 14 Résoudre l'équation z3 = z Exercice 2 15 Soit (zn) n∈N
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Exercices difficiles ou peu guidés Les plus Feuille d'exercice n° 01 : Fonctions usuelles Écrire sous forme algébrique les nombres complexes suivants 1)
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Exercice 12 : Déterminez les racines carrées de 9 + 40i et les racines quatri` emes de −7 − 24i Exercice 13 : 1 Présentez sous forme exponentielle u = 1 + i √3
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aient le même module 7 (Ecp07) Déterminer les complexes z tels que z2 = z6 8 (Ecp08) Orthocentre Dans cet exercice
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Les nombres complexes 11 Les méthodes à retenir 11 Énoncés des exercices 14 Du mal à démarrer ? 18 Corrigés des exercices 19 3 Suites numériques
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MPSI du lyc´ee Rabelais
http://mpsi.saintbrieuc.free.fr semaine du 15 septembre 2015NOMBRES COMPLEXES
Notations alg´ebrique et exponentielle
Exercice 1 :Parmi les assertions suivantes, dites lesquelles sont vraies. 1.Re? n? i=1a i? =n? i=1Re(ai)2.Re(i z) =-Im(z)
3.siλ?R,Im(λz) =λImz4.Im?
n? i=1a i? =n? i=1Im(ai)5.siz?= 0, alors1
z=¯z |z|26.Im?z
w? =Imz Imw Exercice 2 :Mettez sous forme alg´ebrique les nombres complexes suivants : z1=3 + 6i
3-4i, z2=?1 +i
2-i? 2 +1-7i4 + 3i, z3=2 + 5i
1-i+2-5i
1 +i. Exercice 3 :Mettez sous forme exponentielle les nombres complexes : z 1=31-i, z2=(1 +i)3
1-i+(1-i)4
(1-i)2, z3=(⎷6-i⎷
2)(1 +i)
1-i.Exercice 4 :Soitθ,θ?deux nombres r´eels.
1.Transformezeiθ+eiθ?en factorisant pareiθ+θ?
2sous la formeρeiθo`uρetθsont
des r´eels.2.En d´eduire la forme exponentielle des nombres complexes
z1= 1 +eiπ/3, z2=e4iπ/3-1
Exercice 5 :Soitn?N?. Simplifiez
1.z1=?
1 +i⎷
3 1-i? n2.z2=??⎷3-1?+i?1 +⎷
3??n+??⎷
3-1?-i?1 +⎷
3??n. Exercice 6 :D´eterminez l"ensemble des entiers naturelsn?Npour lesquels (1 +i)n?R.Exercice 7 :D´eterminez l"ensemble des pointsM(z) tels quez+ ¯z=|z|Exercice 8 :
1.D´eterminez le lieu des pointsMd"affixeszqui sont align´es avecId"affixeiet
M ?d"affixeiz.2.Quel lieu d´ecrivent les pointsM?correspondants?
Exercice 9 :D´emontrez que pour tousuetvdansC,
|u+v|2+|u-v|2= 2 (|u|2+|v|2). Exercice 10 :Soita?C?. R´esolvez dansCl"´equationez=aRacinesn`emes
Exercice 11 :R´esoudre dansCles ´equations suivantes :1.z5= 1.2.z7= 1 +i⎷
3.3.z6¯z= 1.
Exercice 12 :D´eterminez les racines carr´ees de 9 + 40iet les racines quatri`emes de-7-24i.Exercice 13 :
1.Pr´esentez sous forme exponentielleu=1 +i⎷
31-i⎷
3,etv=1-i
1 +i⎷
3.2.R´esoudre dansCles ´equationsz6=uetz4=v.
Exercice 14 :Soitn≥2. On noteω=e2iπ/n. Montrez quen-1? k=0ω k= (-1)n-1.´Equations polynomiales
Exercice 15 :R´esoudre dansCles ´equations suivantes1.z2-(2 + 3i)z+ 3i-1 = 0.
2.z6-(1 + 2i)z3+ 3(1 +i) = 0.
1 Exercice 16 :R´esoudre dansCl"´equationz3-(3 + 4i)z2-3(1-4i)z+ 9 = 0. Indication: vous v´erifierez que cette ´equation poss`ede une solution r´eelle. Exercice 17 :R´esolvez dansCles ´equations suivantes 1.?z z-1? n = 1.2.(z+i)n= (z-i)n. Observez qu"elle admetn-1 solutions, toutes r´eelles.
Applications `a la trigonom´etrie
Exercice 18 :Soitω=e2iπ/5. On poseS=ω+ω4etT=ω2+ω3. CalculezSetT. D´eduisez-en cos(π
5).Exercice 19 :
1.Pr´esentez sous forme trigonom´etrique les nombres complexes
u=12(⎷
6-i⎷
2) etv= 1-i.
2.En d´eduire une pr´esentation trigonom´etrique deu/v, puis les valeurs exactes de
cosπ/12 et sinπ/12.Exercice 20 :
1.Lin´earisez cos2(x)sin2(x), et cos5(x)sin(x).
2.Exprimez cos(5x) en fonction de cos(x).
Exercice 21 :Soitx?Rtel quex?≡0[2π] etn?N?.On noteC(x) =n?
k=0cos(kx) etS(x) =n? k=0sin(kx). Montrez queC(x) =sin?n+1
2x?cos?nx
2? sin?x 2? etS(x) =sin?n+12x?sin?n
2x? sin?x 2?Exercice 22 :Soit (a,x)?R2etn?N?.
1.CalculezS1=n-1?
k=0cos(a+kx).2.En d´eduireS2=n-1?
k=0cos 3kx. 2MPSI du lyc´ee Rabelais
http://mpsi.saintbrieuc.free.fr semaine du 15 septembre 2015CORRECTION DES EXERCICES
Exercice 1 .-1.VRAI
2.VRAI
3.VRAI1.TROPA
2.VRAI
3.TROPA?
Exercice 2 .-
z 1=-3 5+i6 5 z2=-1-i
z 3=-3Exercice 3 .-
z1= 3⎷
22eiπ/4
z2= 2⎷2e5iπ/4
z3= 2⎷2e-iπ/6
Exercice 4 .-
e iθ+eiθ?= 2cosθ-θ? 2ei12(θ+θ?)
1 +eiπ/3=⎷
3eiπ/6
e4iπ/3-1 =⎷3ei7π/6
Exercice 5 .-
1.1 +i⎷
3 = 2epi/3, 1-i=⎷
2e-iπ/4. D"o`u1 +i⎷
31-i=⎷
2e7iπ/12. Par laformule
de Moivre, il s"ensuit que z1= (⎷
2)ne7inπ/12
2.On remarque que?⎷
3-1?+i?1+⎷
3?et?⎷
3-1?-i?1+⎷
3?sont conjugu´es.
Par les propri´et´es de la conjugaison, il en r´esulte que leurs puissancesni`emesont aussi conjugu´ees. Ainsi, z2=??⎷
3-1?+i?1 +⎷
3??n+??⎷
3-1?-i?1 +⎷
3??n = 2Re?3-1?+i?1 +⎷
3??n?Or
3-1?+i?1 +⎷
3?=⎷
3 +i-1 +i⎷
3 = 2(eiπ/6+eiπ/3
= 4cos(-π/4)ei5π/12= 2⎷2ei5π/12
D"apr`es les formules de Moivre, il s"ensuit que
z2= 2Re??2⎷
2?nei5nπ/12?
= 2?2⎷2?ncos5nπ
12 Exercice 6 .-Pour caract´eriser les nombres r´eels parmi les nombres complexes, nous diposons de plusieurs strat´egies. Montrer que la partie imaginaire dezest nulle;Montrer quezest "autoconjugu´e"z= ¯z;
Montrer qu"un argument dezest congru `a 0 moduloπ(pourz?= 0).Ici, (1 +i)n=?⎷
2eiπ/4?
n n)neinπ/4. En particulier, comme son module est strictement positif, nous pouvons utiliser la troisi`eme caract´erisation, il vient : (1 +i)n?R??arg(1 +i)n≡0 [π]??nπ4≡0 [π]
??n≡0 [4] Ainsi, (1 +i)nest r´eelsi et seulement siil existe un entierk?Ztel quen= 4k. En conclusion, (1 +i)nest r´eelsi et seulement sinest multiple de 4.?Exercice 7 .-Soitz?C.
z+ ¯z=|z| ???z=x+iy,(x,y)?R2 2x=? x2+y2 ?z=x+iy,(x,y)?R2 x≥04x2=x2+y2
?z=x+iy,(x,y)?R2 x≥0 y2= 3x2
?z=x+iy,(x,y)?R2 x≥0 y=⎷3xouy=-⎷ 3x 3 Ainsi, le lieu d´ecrit par les pointsM(z) est la r´eunion des deux demi-droites?y=⎷ 3x x≥0et?y=-⎷ 3x x≥0.?Exercice 8 .-
1.Il est clair que sizest 1 oui, les pointsI,MetM?sont align´es vu que deux
d"entre eux sont confondus. Supposons d´esormais quezest un nombre complexe diff´erent de 1 et dei. En ce cas, les pointsI,MetM?sont align´essi et seulement siles vecteurs--→IMet--→IM?sont colin´eaires, ce qui se traduit en affixes par I,MetM?sont align´es??les vecteurs--→IMet--→IM?sont colin´eaires iz-i z-i?R ??i(z-1)(¯z+i)?R ??Re(z-1)(¯z+i) = 0 Ecrivonsz=x+iyen notation alg´ebrique. Il vient (z-1)(¯z+i) =?(x-1)+iy??x-i(y-1)?=?x(x-1)+y(y-1)?+i?y(x-1)+x(y-1)? Par cons´equent, les pointsIl,MetM?sont align´essi et seulement siles parties r´eelles et imaginairesxetydezv´erifient x2+y2-x-y= 0
On reconnait ici l"´equation du cercle de centre Ω( 1 2,12) et de rayon⎷
22.Conclusion :le lieu des pointsMd"affixeszqui sont align´es avecId"affixeiet M ?d"affixeizest le cercle de centre Ω(1 2,1
2) et de rayon⎷
22.2.Comme la multiplication pari=eiπ/2s"interpr`ete g´eom´etriquement comme la
rotation de centreOet d"angleπ/2, le lieu des pointsM?est le cercle de centre ?(-1 2,12) et de rayon⎷
22.?Exercice 9 .-Il s"agit d"un simple calcul. Soit (u,v)?C2. Alors |u+v|2+|u-v|2= (u+v) (u+v) + (u-v) (u-v) = (u+v)(¯u+ ¯v) + (u-v)(¯u-¯v) = 2(|u|2+|v|2) +u¯v+ ¯uv-u¯v-v¯u = 2?|u|2+|v|2? ?Exercice 10 .-Soita=ρeiαun nombre complexe non nul en notation trigo- nom´etrique (ρ >0) etz=x+iyun nombre complexe pr´esent´e sous forme alg´ebrique (x,yr´eels) fix´es. Alors e y≡α[2π]???x= lnρ il existek?Z;y=α+ 2 ??il existek?Z;z= lnρ+i(α+ 2kπ).