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Nombres complexes : argument et forme trigonométrique

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Le chapitre en bref

Ce que tu vas savoir faire

  • Définir un argument d'un nombre complexe non nul et le lire sur une figure.
  • Connaître les arguments des réels et des imaginaires purs.
  • Écrire un nombre complexe sous forme trigonométrique r(cos⁡θ+isin⁡θ)r(\cos\theta + i\sin\theta).
  • Passer de la forme trigonométrique à la forme algébrique.
  • Passer de la forme algébrique à la forme trigonométrique, avec des valeurs remarquables ou à la calculatrice.
  • Interpréter géométriquement module et argument : cercles, demi-droites, symétries.

Le plan du chapitre

  1. 1Argument d'un nombre complexe
  2. 2La forme trigonométrique
  3. 3De la forme algébrique à la forme trigonométrique
  4. 4Lectures géométriques
  5. 5Cercles et demi-droites

À retenir

  • Un argument de z≠0z \neq 0 : une mesure de l'angle (u⃗,OM→)(\vec{u}, \overrightarrow{OM}), défini à 2π2\pi près. 0 n'a pas d'argument.
  • Réel positif : 0 ; réel négatif : π ; kiki avec k>0k > 0 : π2\frac{\pi}{2} ; −ki-ki : −π2-\frac{\pi}{2}.
  • Forme trigonométrique : z=r(cos⁡θ+isin⁡θ)z = r(\cos\theta + i\sin\theta) avec r=∣z∣>0r = |z| > 0.
  • Trigonométrique → algébrique : a=rcos⁡θa = r\cos\theta, b=rsin⁡θb = r\sin\theta.
  • Algébrique → trigonométrique : r=a2+b2r = \sqrt{a^{2} + b^{2}}, puis cos⁡θ=ar\cos\theta = \frac{a}{r} et sin⁡θ=br\sin\theta = \frac{b}{r} ; le signe de b donne le demi-plan.
  • z‾\overline{z} : argument −θ-\theta ; −z-z : argument θ+π\theta + \pi ; kzkz (k>0k > 0) : même argument.

Les questions éclair

Qu'est-ce qu'un argument de z ?

Une mesure de l'angle orienté entre l'axe réel et OM→\overrightarrow{OM}, définie à 2π près.

Quelle est la forme trigonométrique de z ?

z = r(cos θ + i sin θ), avec r = |z| > 0 et θ un argument.

Comment passer à la forme algébrique ?

a = r cos θ et b = r sin θ.

Quel est un argument d'un réel négatif ?

π.

Quel est l'argument du conjugué de z ?

L'opposé d'un argument de z : −θ.

Le sais-tu ?

Les ingénieurs électriciens ont adopté les nombres complexes à la fin du XIXe siècle grâce à Charles Proteus Steinmetz, un ingénieur de General Electric. En 1893, il montra que les calculs de circuits en courant alternatif, jusque-là effroyables (pleins de sinus, de cosinus et d'équations différentielles), devenaient de simples calculs algébriques si l'on représentait chaque tension par un nombre complexe dont le module est l'amplitude et l'argument la phase. Sa méthode est toujours celle qu'on enseigne en électrotechnique.