5. Finalement, expliquer comment placer sur la figure les points d’affixe ω,ω2, puis ω3et ω4, et dessiner
le pentagone régulier obtenu.
Le cercle Ccoupe l’axe des abscisses en deux points, l’un d’abscisse négative, l’autre positive. C’est celui
d’abscisse positive qui correspond à cos(2π/5).
Une fois placé cos(2π/5), on trace la perpendiculaire à l’axe des abscisses passant par cos(2π/5) (placer à l’aide
du compas deux points à égale distance de chaque côté de cos(2π/5), et tracer la médiatrice de ces deux points),
ses deux intersections avec le cercle trigonométrique donnent ωet ¯ω,i.e. ω4.
En reportant la distance |ω−1|sur le cercle trigonométrique on obtient ω2puis ω3.
En reliant les points d’affixe 1, ω, ω2, ω3, ω4on obtient un beau pentagone régulier.
3 Autre méthode pour le calcul de sin(2π
5)
1. Soit x∈R. Exprimer sin(5x)en fonction de sin(x).
N.B. On demande le résultat en fonction de sin(x): sans cos(x).
Indication : Montrer puis utiliser que sin(5x) = Im (cos x+isin x)5.
Calcul classique ! En partant de l’indication, on développe grâce à la formule du binôme de Newton (il faudra
écrire le triangle de Pascal jusqu’à la ligne 5). On aura alors des cos(x)et des sin(x)à différentes puissances.
Il faudra alors trouver un moyen de transformer les cos(x)pour ne garder que des sin(x).
Calculons :
sin(5x) = Im e5ix
=Im eix5
=Im (cos x+isin x)5
=Im(cos5x+ 5icos4xsin x−10 cos3xsin2x−10icos2xsin3x
+5 cos xsin4x+isin5x)
(binôme de Newton)
= 5 cos4xsin x−10 cos2xsin3x+ sin5x.
Attention à l’erreur du débutant : quand on prend la partie imaginaire, on ne garde pas les i!
On constate que les cos(x)n’apparaissent qu’à des puissances paires. On peut les transformer en puissances
de sin(x)grâce à cos2= 1 −sin2.
sin(5x) = 5(1 −sin2x)2sin x−10(1 −sin2x) sin3x+ sin5x
= 16 sin5x−20 sin3x+ 5 sin x.
On notera dans la suite (E)l’équation 16x4−20x2+ 5 = 0, d’inconnue x∈R. On admettra que
(E), étant une équation de degré 4, admet au plus 4 solutions (ce sera prouvé dans le cours sur les
polynômes).
2. Résoudre (E).
Indication : C’est une équation bicarrée, autrement dit une équation de degré 2 en x2.
Soit x∈R. Alors xest solution de (E)si et seulement si 16(x2)2−20x2+ 5 = 0.
Notons (F)l’équation 16y2−20y+ 5 = 0 d’inconnue y∈R. Alors xest solution de (E)ssi yest solution de
(F).
Le discriminant de (F)est 400 −20 ×16, qui vaut 80. Les solutions de (F)sont donc 20 −√80
32 et 20 + √80
32 ,
c’est-à-dire 5−√5
8et 5 + √5
8.
On reprend la résolution de (E):
xest solution de (E)⇔x2est solution de (F)
4