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Nombres complexes : forme trigonométrique et exponentielle

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  1. 1

    On pose z=3ei2π3z = 3e^{i\frac{2\pi}{3}}.
    a) Donne la forme algébrique de zz.
    b) Donne le module et un argument de zˉ\bar{z} et de 1z\dfrac{1}{z}.

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    a) cos⁡2π3=−12\cos\frac{2\pi}{3} = -\frac{1}{2} et sin⁡2π3=32\sin\frac{2\pi}{3} = \frac{\sqrt{3}}{2}.
    z=3(−12+i32)=−32+i332z = 3\left(-\frac{1}{2} + i\frac{\sqrt{3}}{2}\right) = -\frac{3}{2} + i\frac{3\sqrt{3}}{2}.

    b) Le conjugué a le même module et l'argument opposé : ∣zˉ∣=3|\bar{z}| = 3 et arg⁡(zˉ)=−2π3\arg(\bar{z}) = -\frac{2\pi}{3}.
    L'inverse a pour module l'inverse du module et pour argument l'opposé : ∣1z∣=13\left|\frac{1}{z}\right| = \frac{1}{3} et arg⁡(1z)=−2π3\arg\left(\frac{1}{z}\right) = -\frac{2\pi}{3}.

  2. 2

    a) Écris eiπ3e^{i\frac{\pi}{3}} et e−iπ3e^{-i\frac{\pi}{3}} sous forme algébrique.
    b) Déduis-en la valeur de eiπ3+e−iπ3e^{i\frac{\pi}{3}} + e^{-i\frac{\pi}{3}}, et retrouve la formule d'Euler pour le cosinus.

    Voir le corrigéoffert

    a) eiθ=cos⁡θ+isin⁡θe^{i\theta} = \cos\theta + i\sin\theta.
    eiπ3=12+i32e^{i\frac{\pi}{3}} = \frac{1}{2} + i\frac{\sqrt{3}}{2}.
    e−iπ3=cos⁡(−π3)+isin⁡(−π3)=12−i32e^{-i\frac{\pi}{3}} = \cos\left(-\frac{\pi}{3}\right) + i\sin\left(-\frac{\pi}{3}\right) = \frac{1}{2} - i\frac{\sqrt{3}}{2} (cosinus pair, sinus impair).

    b) En additionnant, les parties imaginaires se suppriment :
    eiπ3+e−iπ3=1=2cos⁡π3e^{i\frac{\pi}{3}} + e^{-i\frac{\pi}{3}} = 1 = 2\cos\frac{\pi}{3}.
    En général : eiθ+e−iθ=2cos⁡θe^{i\theta} + e^{-i\theta} = 2\cos\theta, d'où cos⁡θ=eiθ+e−iθ2\cos\theta = \frac{e^{i\theta} + e^{-i\theta}}{2}.

    8 corrigés détaillés pas à pas restent à débloquer

    Chacun reprend l'énoncé, montre le calcul étape par étape et dit où se trouve le piège.

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  3. 3

    On pose z=−1+iz = -1 + i.
    a) Écris zz sous forme exponentielle.
    b) Calcule z8z^{8} et donne le résultat sous forme algébrique.

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  4. 4

    On pose z=21+i3z = \dfrac{2}{1 + i\sqrt{3}}.
    a) Écris zz sous forme algébrique.
    b) Donne son module et un argument.

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  5. 5

    On pose z=1+i3z = 1 + i\sqrt{3}.
    a) Détermine le module et un argument de zz, puis écris zz sous forme exponentielle.
    b) Calcule z6z^{6}.

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  6. 6

    a) Résous dans C\mathbb{C} l'équation z2=−9z^{2} = -9.
    b) Résous dans C\mathbb{C} l'équation z2−2z+5=0z^{2} - 2z + 5 = 0.

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  7. 7

    On pose z=−3+iz = -\sqrt{3} + i.
    a) Détermine le module et un argument de zz, puis écris zz sous forme exponentielle.
    b) Calcule z4z^{4}.

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  8. 8

    On pose z1=2eiπ4z_{1} = 2e^{i\frac{\pi}{4}} et z2=3e−iπ6z_{2} = 3e^{-i\frac{\pi}{6}}.
    a) Calcule z1z2z_{1}z_{2} et z1z2\dfrac{z_{1}}{z_{2}} sous forme exponentielle.
    b) Donne le module et un argument de z13z_{1}^{3}.

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  9. 9

    On pose z=1+i1−iz = \dfrac{1 + i}{1 - i}.
    a) Écris zz sous forme algébrique.
    b) Donne son module et un argument, puis calcule z2025z^{2025}.

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  10. 10

    On pose zn=(eiπ6)nz_{n} = \left(e^{i\frac{\pi}{6}}\right)^{n} pour nn entier naturel.
    a) Calcule z3z_{3}, z6z_{6} et z12z_{12}.
    b) Pour quelles valeurs de nn a-t-on zn=1z_{n} = 1 ?

    -1,5-1-0,50,511,5-1,5-1-0,50,511,50O1π/6z₀z₁
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