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Nombres complexes : forme algébrique

🟠 Difficile

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  1. 1

    On pose z=23iz = 2 - 3i.
    a) Calcule z+zz + \overline{z} et zzz - \overline{z}.
    b) Calcule zzz\,\overline{z} et vérifie que ce nombre est égal à z2|z|^{2}.

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    a) z=2+3i\overline{z} = 2 + 3i.
    z+z=(23i)+(2+3i)=4z + \overline{z} = (2 - 3i) + (2 + 3i) = 4, un réel.
    zz=(23i)(2+3i)=6iz - \overline{z} = (2 - 3i) - (2 + 3i) = -6i, un imaginaire pur.

    b) zz=(23i)(2+3i)=49i2=4+9=13z\,\overline{z} = (2 - 3i)(2 + 3i) = 4 - 9i^{2} = 4 + 9 = 13.
    z=4+9=13|z| = \sqrt{4 + 9} = \sqrt{13}, donc z2=13|z|^{2} = 13 : les deux nombres sont bien égaux.

  2. 2

    On pose z1=1+2iz_{1} = 1 + 2i et z2=3iz_{2} = 3 - i.
    a) Écris le produit z1z2z_{1}z_{2} sous forme algébrique.
    b) Écris le quotient z1z2\dfrac{z_{1}}{z_{2}} sous forme algébrique.

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    a) z1z2=(1+2i)(3i)=3i+6i2i2=3+5i+2=5+5iz_{1}z_{2} = (1 + 2i)(3 - i) = 3 - i + 6i - 2i^{2} = 3 + 5i + 2 = 5 + 5i.

    b) On multiplie en haut et en bas par z2=3+i\overline{z_{2}} = 3 + i.
    Dénominateur : (3i)(3+i)=9+1=10(3 - i)(3 + i) = 9 + 1 = 10.
    Numérateur : (1+2i)(3+i)=3+i+6i+2i2=1+7i(1 + 2i)(3 + i) = 3 + i + 6i + 2i^{2} = 1 + 7i.
    z1z2=1+7i10=0,1+0,7i\dfrac{z_{1}}{z_{2}} = \dfrac{1 + 7i}{10} = 0{,}1 + 0{,}7i.

  3. 3

    Les points A, B et C ont pour affixes zA=2+iz_{A} = 2 + i, zB=5+2iz_{B} = 5 + 2i et zC=4+6iz_{C} = 4 + 6i.
    a) Détermine l'affixe du point D tel que ABCD soit un parallélogramme.
    b) Détermine l'affixe du centre de ce parallélogramme.

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  4. 4

    On pose z=(12i)2z = (1 - 2i)^{2}.
    a) Écris z sous forme algébrique.
    b) Calcule z|z| de deux façons : à partir de la forme algébrique, puis avec le module d'un produit.

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  5. 5

    En électricité, on note j le nombre tel que j2=1j^{2} = -1. Deux dipôles ont pour impédances Z1=4+3jZ_{1} = 4 + 3j et Z2=26jZ_{2} = 2 - 6j, en ohms.
    a) Calcule l'impédance Z=Z1+Z2Z = Z_{1} + Z_{2} de leur montage en série, puis son module, arrondi au centième.
    b) Écris le produit Z1Z2Z_{1}Z_{2} sous forme algébrique.

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  6. 6

    On s'intéresse aux puissances successives de i.
    a) Calcule la somme i+i2+i3+i4i + i^{2} + i^{3} + i^{4}.
    b) Calcule S=i+i2+i3++i20S = i + i^{2} + i^{3} + \dots + i^{20}.

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  7. 7

    On pose z=3+2i1iz = \dfrac{3 + 2i}{1 - i}.
    a) Écris z sous forme algébrique.
    b) Donne z\overline{z}, puis retrouve-le en calculant 3+2i1i\dfrac{\overline{3 + 2i}}{\overline{1 - i}}.

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  8. 8

    Soit M le point d'affixe z=x+iyz = x + iy, avec x et y réels.
    a) Exprime en fonction de x et y la partie réelle et la partie imaginaire de (1+i)z(1 + i)z.
    b) Détermine l'ensemble des points M pour lesquels (1+i)z(1 + i)z est un réel.

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  9. 9

    Le point A a pour affixe zA=32iz_{A} = 3 - 2i et le point I a pour affixe zI=1+iz_{I} = 1 + i.
    a) Détermine l'affixe du point B tel que I soit le milieu du segment [AB].
    b) Calcule la valeur exacte de la distance AB.

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  10. 10

    On pose z=1+2iz = 1 + 2i.
    a) Écris z2z^{2} et z3z^{3} sous forme algébrique.
    b) Vérifie que z3=z3|z^{3}| = |z|^{3}.

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