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La forme algébrique

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  1. 1

    Démontre que le conjugué d'un produit est le produit des conjugués.

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    Posons z=a+ibz = a + ib et z′=a′+ib′z' = a' + ib'. Leur produit vaut (aa′−bb′)+i(ab′+a′b)(aa' - bb') + i(ab' + a'b), après développement et remplacement de i2i^{2} par −1-1.
    Son conjugué vaut donc (aa′−bb′)−i(ab′+a′b)(aa' - bb') - i(ab' + a'b).
    Par ailleurs, z‾ z′‾=(a−ib)(a′−ib′)=(aa′−bb′)−i(ab′+a′b)\overline{z}\,\overline{z'} = (a - ib)(a' - ib') = (aa' - bb') - i(ab' + a'b) : les deux expressions coïncident. Ce résultat se généralise aux puissances et aux quotients.

  2. 2

    Résous l'équation z2−4z+13=0z^{2} - 4z + 13 = 0, puis vérifie que les deux solutions sont conjuguées.

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    Le discriminant vaut 16−52=−3616 - 52 = -36, que l'on écrit (6i)2(6i)^{2}.
    Les solutions valent z=4±6i2z = \dfrac{4 \pm 6i}{2}, c'est-à-dire 2+3i2 + 3i et 2−3i2 - 3i.
    Ces deux nombres ont la même partie réelle et des parties imaginaires opposées : ils sont bien conjugués. Leur somme vaut 4, qui est l'opposé du coefficient de zz, et leur produit vaut 4+9=134 + 9 = 13, le terme constant : les relations entre coefficients et racines restent valables.

  3. 3

    Démontre que si un polynôme à coefficients réels admet z0z_{0} pour racine, alors z0‾\overline{z_{0}} en est également une racine.

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  4. 4

    Calcule (1+i3)3\left(1 + i\sqrt{3}\right)^{3}.

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  5. 5

    Détermine les nombres complexes zz tels que z2=3+4iz^{2} = 3 + 4i.

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  6. 6

    Démontre que z−z‾=2i Im(z)z - \overline{z} = 2i\,\mathrm{Im}(z) pour tout nombre complexe zz.

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  7. 7

    Détermine l'ensemble des points MM d'affixe zz tels que ∣z∣=2|z| = 2.

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  8. 8

    Résous dans l'ensemble des nombres complexes l'équation z3=1z^{3} = 1.

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  9. 9

    Démontre que 1z=z‾∣z∣2\dfrac{1}{z} = \dfrac{\overline{z}}{|z|^{2}} pour tout nombre complexe zz non nul.

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  10. 10

    Détermine les réels aa et bb pour que l'équation z2+az+b=0z^{2} + az + b = 0 admette 3+i3 + i parmi ses solutions.

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La forme algébrique : 10 exercices niveau expert corrigés