MPSI 2 : Exercices 06 2 Calculs ´el´ementaires
Corrig´e des exercices
Q1 Ce complexe ne se met pas sous une forme trigonom´etrique simple. Utilisons la r´esolution alg´ebrique. Soit
u=x+iy tel que u2=z, on doit avoir (x2−y2= 6
xy = 1
d’o`u (x2+ (−y2) = 6
x2×(−y2) = −1
Par cons´equent, les r´eels xet ysont racines du trinˆome
X2−6X−1 = 0
Le discriminant r´eduit de ce trinˆome vaut ∆0= 9 + 1 = 10, d’o`u les deux racines X1= 3 + √10 >0 et
X2= 3 −√10 <0. On en d´eduit que
x=±q√10 + 3, y =±q√10 −3
Comme xy = 1, xet ysont de mˆeme signe. Les deux racines complexes sont donc {α,−α}o`u α=p√10 + 3 + ip√10 −3 .
Q2 Cherchons son discriminant r´eduit : ∆0= (2 + i)2−(7 + 4i) = −4 = (2i)2Les deux racines sont donc
z1= 2 + 3i, z2= 2 −i
Q3 Le discriminant r´eduit vaut ∆0= 4 −8i= 4(1 −2i). Cherchons d’abord une racine carr´ee complexe Z=x+iy
du complexe z=(1 −2i) par la m´ethode alg´ebrique. On doit avoir x2−y2= 1 et xy =−1. et donc x2et −y2
sont racines du trinˆome X2−X−1 = 0. Les racines de ce trinˆome sont X1=1−√5
2<0 et X2=1 + √5
2>0.
Donc x=±q(√5 + 1)/2 et y=±q(√5−1)/2. Puisque xy =−1, xet ysont de signes oppos´es. Une racine
carr´ee de 1 −2iest donc Z=q(√5 + 1)/2−iq(√5−1)/2 et une racine carr´ee complexe de ∆0est alors
δ= 2Z=√2p√5+1−ip√5−1. Les deux racines du trinˆome sont alors
(z1=√2p√5−1 + i(2 + √2p√5 + 1)
z2=−√2p√5−1 + i(2 −√2p√5 + 1)
Q4z= 0 est une solution ´evidente. Soit zune solution non-nulle. Mettons zsous forme trigonom´etrique : z=ρeiθ
avec ρ > 0 et θ∈[0,2π[. On doit avoir :
ρ4e4iθ = 4ρ2e−2iθ
En prenant les modules, ρ4= 4ρ2d’o`u ρ= 2. Ensuite, e4iθ =e−2iθ , c’est `a dire e6iθ = 1 et donc θ=2kπ
6,
(k∈Z). Comme θ∈[0,2π[, on trouve que k∈[[0,5]]. Les six solutions non-nulles sont donc
{2eikπ
3;k∈[[0,5]]}
d’o`u l’ensemble des solutions que l’on peut mettre sous forme alg´ebrique :
{0,2,1 + i√3,−1 + i√3,−2,−1−i√3,1−i√3}