Nombres complexes — point de vue algébrique
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Exercice 1
FacileMettre chacun des nombres complexes suivants sous forme algébrique , avec et réels, puis préciser sa partie réelle et sa partie imaginaire.
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Développer en utilisant . Pour , remarquer que et effectuer une division euclidienne de par .
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: en regroupant les parties réelles et imaginaires,
Donc et .
\medskip : on développe
Donc et .
\medskip : avec l'identité remarquable,
Donc et .
\medskip : les puissances de sont périodiques de période : , , , . Comme , on a
Donc et .
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Exercice 2
FacileÉcrire sous forme algébrique les nombres complexes
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Multiplier numérateur et dénominateur par le conjugué du dénominateur. Rappel : .
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: on multiplie par le conjugué du dénominateur :
\medskip : on multiplie par :
\medskip : on multiplie par :
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Exercice 3
FacileSoit .
- Calculer et . Que retrouve-t-on ?
- Calculer .
- En déduire, sans nouveau calcul de conjugué, la forme algébrique de .
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Utiliser les relations , et . Pour l'inverse, écrire .
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Ici .
1.
On retrouve les formules générales et .
2.
3. On a
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Exercice 4
FacileRésoudre dans les équations linéaires suivantes.
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Une équation avec admet l'unique solution . Isoler puis multiplier par le conjugué du dénominateur.
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(a) Comme ,
Vérification : . \checkmark
\medskip (b) On isole : , d'où, comme ,
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Puissances d'un quotient complexe
MoyenOn considère le nombre complexe .
- Écrire sous forme algébrique.
- En déduire la valeur de .
- Déterminer tous les entiers naturels pour lesquels est un nombre réel.
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Après simplification on trouve . Utiliser ensuite la périodicité des puissances de et discuter selon le reste de modulo .
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Équation avec conjugué de
MoyenDéterminer l'ensemble des nombres complexes (avec réels) vérifiant
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Poser , écrire , développer, puis identifier séparément parties réelle et imaginaire.
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Réels, imaginaires purs et lieu
MoyenSoit un nombre complexe. On pose avec réels.
- Montrer que est un nombre réel si et seulement si .
- Montrer que est un imaginaire pur si et seulement si .
- En déduire l'ensemble des points d'affixe tels que le nombre soit un imaginaire pur (on supposera ).
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Pour la question 3, écrire la condition , ou bien remplacer par et calculer la partie réelle de : elle doit être nulle. Cela conduit à l'équation d'un cercle.
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Exercice 8
DifficileLe but est de calculer une somme de coefficients binomiaux à l'aide des nombres complexes.
- À l'aide de la formule du binôme, développer pour et exprimer sa partie réelle et sa partie imaginaire à l'aide de coefficients binomiaux.
- Calculer directement , puis en déduire une forme algébrique simple de lorsque est pair, .
- En déduire, pour tout entier , la valeur de la somme alternée Application : calculer .
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Exercice 9
DifficileOn admet et l'on va redémontrer une propriété de la conjugaison. Soit un entier naturel non nul.
- Démontrer par récurrence sur que pour tout , . On pourra utiliser (et rappeler brièvement pourquoi) la propriété .
- Soit un polynôme à coefficients réels . Montrer que pour tout , .
- En déduire que si un nombre complexe est racine de (c'est-à-dire ), alors son conjugué est aussi racine de .
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