OM . arg z =−arg z [2π] arg z =− π 2 z=∣z∣cosθ+ i∣z∣sinθ z

Les nombres complexes (2)
I Argument d'un nombre complexe
1°)Définitions
Dans le plan complexe muni du repère orthonormé
O ,
u ;
v
on considère le point M d'affixe non nulle
z=a+bi.
Définition
Un argument du nombre complexe non nul z est une
mesure de l'angle orienté
u ;
OM
.
Notation :
Un argument du nombre complexe z est noté arg (z).
Remarque :
Un nombre complexe a une infinité d'arguments, si un des
arguments est θ les autres sont de la forme
θ + k2π, noté également θ [2π].
2°) Propriétés des arguments
Pour tout nombre complexe z non nul :
arg
z=arg z[2π ]
Pour tout nombre complexe z non nul :
z est un réel est équivalent à arg (z) = 0 ou arg (z) = π
z est un imaginaire pur est équivalent à
arg z= π
2
ou
arg z=π
2
3°) Argument de l'affixe d'un vecteur
Propriété
Soit
AB
le vecteur d'affixe
zBzA
:
un argument de l'affixe du vecteur
AB
est égal à
arg zBzA
.
II Forme trigonométrique d'un nombre complexe
Définition
Dans le plan complexe muni du repère orthonormal
O ,
u ;
v
on considère un
point M d'affixe non nulle z.
Si z a pour module
z
et pour argument arg(z)=θ alors l'affixe de M s'écrit :
z=z(cosθ+isin θ)
z=z(cosθ+isin θ)
est la forme trigonométrique du nombre complexe z.
Par identification avec la forme algébrique z=a+ib on a
a=zcosθ
et donc
cos θ=a
z
, de même on a
sin θ=b
z
.
Propriété :
Si z = r (cos θ + i sin θ) avec r > 0 alors r (cos θ + i sin θ) est la forme trigonométrique du nombre complexe z et
z=r
et arg (z) = θ [2π].
Propriété :
Deux nombres complexes
z1=z1(cos θ1+isin θ1)
et
z2=z2(cos θ2+isin θ2)
sont égaux si, et seulement si,
z1=z2
et
θ1=θ2[]
.
Forme algébrique et forme trigonométrique (passage de l'une à l'autre) :
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Opération et nombres complexes sous la forme trigonométrique
Propriété : Produit de deux nombres complexes
- Le module du produit
z1z2
est
z1z2=z1×z2
- Un argument du produit
z1z2
est
arg z1z2=arg z1arg z2[]
.
Démonstration pour l'argument :
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Propriété : Puissance d'un nombre complexe
Soit n un nombre entier naturel et z un nombre complexe non nul.
zn
a pour module
zn
=zn
et pour argument
arg (zn)=n arg(z)[]
.
Propriété : Inverse d'un nombre complexe
Soit z un nombre complexe non nul et
1
z
son inverse :
1
z
=1
z
et
arg
(
1
z
)
=arg (z)[]
.
Démonstration pour l'argument:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Propriété : Quotient de deux nombres complexes
Soit
z1
et
z2
deux nombres complexes non nuls.
z1
z2
a pour module
z1
z2
=z1
z2
et pour argument
arg
(
z1
z2
)
=arg (z1)arg (z2)[]
.
Démonstration pour l'argument:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
III Forme exponentielle d'un nombre complexe
Dans le plan complexe muni du repère orthonormal
O ,
u ;
v
tout
point M du plan situé sur le cercle de centre O et rayon 1 a pour affixe z
= cos θ + i sin θ (le module est égal à 1).
On appelle f la fonction telle que f(θ) = cos θ + i sin θ.
On montre que
fθ× fθ ' = fθθ '
, relation
fonctionnelle de la fonction exponentielle.
f(0) =1.
On retrouve des propriétés de la fonction exponentielle.
De ces résultats découlent la forme exponentielle d'un nombre complexe
non nul z de module 1 et d'argument θ qui est
z=ei θ=cosθ+isin θ
Cas général :
Définition :
Tout nombre complexe z non nul peut s'écrire sous la forme exponentielle :
z=z(cos θ+isin θ)=zei θ
Propriétés : En appliquant les règles de calcul énoncées sur les nombres complexes et la fonction exponentielle on déduit
que :
r ei θ×r ' ei θ ' =r r ' ei(θ+θ ' )
r ei θ
r ' ei θ ' =r
r ' ei(θθ ' )
r ei θ=r eiθ
r ei θ =r ' ei θ '
équivaut à r = r ' et θ = θ ' [2π].
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