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File : Cmplx-Numbers-Forme-Polaire
Forme [ trigonometrique / polaire ] d'un nombre complexe « z = a + j . b »
Module
Soit le point « M » dont l’affixe est « z = a + j . b »
Figure 1.2 / p 3 / COZIAN
Le module de « z » est la distance « = | OM | » ;
On écrit « | z | = = | OM | » ;
Donc,
| z | = = (a2 + b2 )1/2 = (z . z*)1/2 où « | z | 0 »
Argument
Soit le point « M » dont l’affixe est « z = a + j . b »
L'argument de « z » est la mesure en radians de l'angle polaire entre :
- le vecteur « OM » ;
- et l’axe « OX » positif ;
On écrit « Arg (z) = = (u ,OM) » (modulo « 2 . ») ou bien :
Arg (z) = + k . 2 . où « k Z »
Les relations de goniométrie dans les triangles rectangles =>
a = | z | . cos () = (a2 + b2 )1/2 . cos () ;
b = | z | . sin () = (a2 + b2 )1/2 . sin () ;
L’angle « » est défini puisque :
cos () = a/ = a/ (a2 + b2 )1/2 ;
sin () = b/ = b/ (a2 + b2 )1/2 ;
tg () = b/ a ; !!!!!
Le nombre réel « 0 » n'a pas d'argument ;
Figure 1. 2/ p 3 / COZIAN => OM = . cos () . 1x + . sin () . 1y => le nombre
complexe « z = a + j . b » peut être mis e sous la forme trigonométrique :
z = a + j . b = | z | . cos () + j . | z | . sin () = | z | . (cos () + j . sin ()) =>
z = . (cos () + j . sin ()) où « = | z | = (a2 + b2 )1/2 »
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et :
z* = . ( cos () - j . sin ()) où « = | z | = (a2 + b2 )1/2 »
| z* | = | z | = = (a2 + b2 )1/2
Ex1 : Module et argument de « z1 = - 2 » et « z2 = - 31/2 + j » => :
| z1 | = 2, Arg (z1) = 2 . » près) => z1 = 2 . (cos () + j . sin ()) ;
| z2 | = 2 , cos (2) = - 31/2/2 et sin (2) =1/2 =>
z2 = 2 . ( cos ((5 . )/6) + j . sin ((5 . )/6)) ;
Ex2 : Module et argument de :
z1 = 2 + j . 2 . 31/2 ;
z2 = - 2 + j . 2 . 31/2
z1 = - 2 - j . 2 . 31/2 ;
z2 = 2 - j . 2 . 31/2
On a : tg () = b/a :
lorsque « a > 0 » et « b > 0 » => « b/a > 0 » et le nombre complex « z = a + j . b » est
situé dans le 1er quadrant => [0 ; /2 [ =>
= arctg (b/a) ;
lorsque « a < 0 » et « b > 0 » => « b/a > 0 » et le nombre complex « z = a + j . b » est
situé dans le 2ème quadrant => ]/2 ; ] =>
= + arctg (b/a) car « arctg (b/a) < 0 »
lorsque « a < 0 » et « b < 0 » => « b/a > 0 » et le nombre complex « z = a + j . b » est
situé dans le 3ème quadrant => [ ; (3.)/2 [ =>
lorsque « a > 0 » et « b < 0 » => « b/a > 0 » et le nombre complex « z = a + j . b » est
situé dans le 4ème quadrant => ] (3.)/2 ; 2 . ] =>
= 2 . - arctg (b/a) car « arctg (b/a) < 0 »
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Produit et quotient de de « 2 » nombres complexes sous forme polaire
Soit les « 2 » nombres complexes « z » et « z’ » non nuls, mis sous forme polaire :
z = . ( cos () + j . sin ()) ;
z’ = . ( cos (’) + j . sin (’))
Produit de « z » et de « z’ »
z . z’= . ( cos () + j . sin ()) . ’ . ( cos (’) + j . sin (’)) =
= . ’ . { (cos () . cos (’) - sin () . sin (’)) +
+ j . (sin () . cos () + sin (’) . cos () }
z . z’ = . ’ . (cos ( + ’) + j . sin ( + ’))
quotient de « z » par « z’ »
z / z’= [ . ( cos () + j . sin ()) ] / [ . ( cos (’) + j . sin ()) ] =
= (/’) . ( cos () + j . sin ()) . (cos (’) - j . sin (’))
z / z’= = (/) . [ (cos () . cos (’) + sin () . sin (’)) +
+ j . (sin () . cos () - sin (’) . cos () ]
z/ z’ = (/) . (cos ( - ’) + j . sin ( - ’))
Commentaire : z . j et z / j + DESSIN
Ex :
z = 3 + 3 . j = 3 . 21/2 . ( cos (/4) + j . sin (/4)) ;
z = 2 + 2 . 31/2 . j = 4 . ( cos (/3) + j . sin (/3)) ;
z . z’ = ……
z / z’ = ....
Ex : z = 5 . (21/2/2) + 5 . (21/2/2) . j et z’ = 3 . 31/2 - 3 . j =>
z . z’ = ;
z / z’ = … ;
***********************************************************************
HERE
Comtruction géométrique de l'image de « z . z’ » :
Figure 1.4 / p 5 / COZIAN
Soit le point « A » dont l’affixe est « 1 » ;
Considérer les 2 triangles « OAM » et « OM’T » :
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- (OA, OM) = (OM’,OP) = (2 . ) ;
- | OP | = . ’ = | OM | . | OM’ |
ou encore | OM |/ | OA| = |OP |/ |OM’ | car « | OA | = 1 » ;
Les « 2 » triangles considérés sont donc semblables =>d'où la construction de « P » :
la rotation de centre « O » et d'angle , transforme le triangle « OAM » en « OA1 M1 » ;
Il suffit alors de mener par M’, la droite « // » à (A1 M1) qui rencontre la droite (OM1)
en « P (z . z’) » ;
*******************************************************************
Signification géométrique du produite « z . j »
Soit dans le plan complexe, le point « M » dont l’affixe est
« z = . ( cos () + j . sin ()) » ;
Figure 1.5 / p 6 / COZIAN
On a :
j . z = z . j = . { cos ( + (/2)) + j . sin ( + (/2)) }
FAIRE un DESSIN
Donc :
on passe du point point « M » dont l’affixe est « z = . (cos () + j . sin ()) » ;
au point « M’ » dont l’affixe est « j . z = z . j = . (cos () + j . sin ()) . j » ;
par la rotation de centre « O » et d'angle « + (/2) » ;
Donc, le fait de multiplier un nombre complexe « z = . exp (j . ) » par « j », a pour
conséquence de faire tourne ce nombre complexe « z » d’une angle « /2 » dans le
sens trigonométrique autour de l’origine du plan de GAUSS ;
On peut généraliser à une rotation de centre « O » et d'angle « » en multipliant
« z = . ( cos () + j . sin ()) » par « z’ = 1 . ( cos () + j . sin ()) » ;
« j » est un opérateur de rotation :
d' un angle « + (/2) » ;
autour de l’orgine « O » ;
dans le sens trigonométrique ;
dans le plan des nombres complexes ;
Ecrire quelques conclusions ! ! ! sur cette rotation et sur la division par « j »
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Signification géométrique du quotient « z / j »
Soit dans le plan complexe, le point « M » dont l’affixe est
« z = . ( cos () + j . sin ()) » ;
On a :
z / j = . { cos ( - (/2)) + j . sin ( - (/2)) }
FAIRE un DESSIN
Donc :
on passe du point point « M » dont l’affixe est « z = . ( cos () + j . sin ()) » ;
au point « M’ » dont l’affixe est « z / j = . ( cos () + j . sin ()) . (1/ j ) » ;
par la rotation de centre « O » et d'angle « - (/2) » ;
Donc, le fait de diviser un nombre complexe « z = . exp (j . ) » par « j », a pour
conséquence de faire tourne ce nombre complexe « z » d’une angle « /2 » dans le
sens horlogique autour de l’origine du plan de GAUSS ;
On peut généraliser à une rotation de centre « O » et d'angle «
» en multipliant
« z =
. ( cos (
) + j . sin (
)) » par « z’ = 1 . ( cos (
) + j . sin (
)) » ;
« 1/ j » est un opérateur de rotation :
d' un angle « - (/2) » ;
autour de l’orgine « O » ;
dans le sens horlogique ;
dans le plan des nombres complexes ;
Ecrire quelques conclusions ! ! ! sur cette rotation et sur la division par « j »
***********************************************************************
HERE
Nombres complexes :
forme algébrique/cartésienne : Z = a + j . b ;
forme trigonométrique :Z = |Z| . (cos () + sin ()) où
|Z| = (a2 + b2)1/2 et :
- Si a > 0 et b > 0 => b/a > 0 et Z est dans le 1er quadrant => [0 ; /2[ =>
= arctg (b/a) ;
- Si a < 0 et b > 0 => b/a < 0 => et Z est dans le 2ème quadrant => ]/2; ] =>
= + arctg (b/a) car arctg(b/a) < 0 ;
- Si a < 0 et b < 0 => b/a > 0 => et Z est dans le 3ème quadrant => [ ; (3.)/2[ =>
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