Isabelle Morel-TS-cours complexes formes trigonom´etrique et exponentielle 1
Les nombres complexes : formes
trigonom´etrique et exponentielle
1 Argument d’un nombre complexe
1.1 Coordonn´ees polaires
Tout point Mdu plan distinct de
Oest rep´er´e par un couple de coor-
donn´ees polaires (r, θ), avec r > 0
tels que :
•rest la distance OM ,
•θest la mesure de l’angle
(−→
u;−−→
OM ).
•Pour l’origine Odu rep`ere, on a r= 0, mais θn’est pas d´efini.
•Si (r;θ)est un couple de coordonn´ees polaires de M, tout autre couple de co-
ordonn´ees polaires de Mest de la forme (r;θ0), avec θ0=θ+ 2kπ,k∈Z
(θ0=θ[2π]).
Lien entre coordonn´ees polaires et coordonn´ees cat´esiennes :
1. Si (r;θ)est un couple de coordonn´ees polaires de M, alors les coordonn´ees
cart´esiennes (x;y)de Msont telles que :
x=rcos θ
y=rsin θ
2. R´eciproquement, si M(x;y)est tel que x=rcos θet y=rsin θavec r > 0, alors
(r;θ)est un couple de coordonn´ees polaires de Mtelles que :
r=px2+y2
cos θ=x
r
sin θ=y
r
1.2 Lien avec les complexes
Soit M(z)un point du plan diff´erent de l’origine O. Le point Madmet donc un couple
(r;θ)de coordonn´ees polaires.
•On appelle module du complexe zle r´eel strictement positif r. On note |z|. On
a d´ej`a ´etudi´e dans le chapitre pr´ec´edent les propri´et´es du module d’un nombre
complexe.
•On appelle argument du complexe zle nombre θ. Par cons´equent, tout nombre
θ0=θ[2π]est un argument de z. On note θ= arg z[2π].
•Si z= 0, alors on pose |z|= 0, mais zn’a pas d’argument.
Premi`eres propri´et´es :
1. Si z=a+ib, alors |z|2=a2+b2ou encore, puisque |z|>0,|z|=pa2+b2.
2. Si M(z), alors Mest le sym´etrique de M(z)par rapport `a l’axe des abscisses.
Donc |z|=OM =OM =|z|; donc |z|=|z|=pa2+b2. De plus, on a
(−→
u;−−→
OM) = −(−→
u;−−→
OM ), donc arg z=−arg z.
3. Pour tout r´eel x, le module de xest la valeur absolue de x. De plus,
•si x > 0,arg x= 0[2π],
•si x < 0,arg x=π[2π].
4. Soit z6= 0.zimaginaire pur ´equivaut `a arg z=±π
2[2π].
Exemple : |1 + i|2= 2 et arg(1 + i) = π
4[2π].
1.3 Argument d’un nombre complexe et forme trigonom´etrique
Soit zun complexe non nul.
•Si r=|z|et θ= arg zalors z=r(cos θ+isin θ).
•Si z=r(cos θ+isin θ)avec r > 0alors r=|z|et θ= arg z.
D´emonstration : Ce r´esultat d´ecoule imm´ediatement des relations entre coor-
donn´ees polaires et coordonn´ees cart´esiennes.
L’´ecriture z=r(cos θ+isin θ)avec r > 0est appel´ee la
forme trigonom´etrique de z.
Pour z6= 0, les relations de passage entre forme trigonom´etrique et forme alg´ebrique