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1 D ´
EFINITIONS 3
Pour le dernier, on a pour tout z=a+ib ∈C, :
zz = (a+ib)(a−ib) = a2+b2+i(ab −ba) = a2+b2∈R+.
Interpr´etation g´eom´etrique :
Le point associ´e `a zest le sym´etrique de celui associ´e `a zpar rapport `a l’axe r´eel.
1.3 Module
D´efinition 9. Pour tout nombre complexe z∈C, on appelle module de z, not´e |z|, le nombre r´eel positif
√zz. Cette notion prolonge celle de valeur absolue pour les nombre r´eels.
Proposition 10. Pour tout z1, z2∈C, on a :
–|Re(z1)|≤|z1|,|Im(z1)| ≤ |z1|;
–|z1z2|=|z1||z2|;
–|z1|=|z1|;
–|z1|−|z2|≤ |z1+z2|≤|z1|+|z2|avec ´egalit´e si et seulement si z1z2∈R+(in´egalit´e triangulaire).
D´emonstration. On laisse les trois premiers points en exercice afin de se concentrer sur l’in´egalit´e triangulaire.
Pour tous z1, z2∈C, les r´eels |z1+z2|et |z1|+|z2|sont positifs, donc |z1+z2|≤|z1|+|z2|est ´equivalent `a
|z1+z2|2≤|z1|+|z2|2. Or
|z1+z2|2≤|z1|+|z2|2
⇔(z1+z2)(z1+z2)≤ |z1|2+ 2|z1||z2|+|z2|2
⇔z1z1+z1z2+z2z1+z2z2≤z1z1+ 2|z1||z2|+z2z2
⇔z1z2+z1z2≤2|z1||z2|
⇔2Re(z1z2)≤2|z1z2|,
et la derni`ere in´egalit´e est vraie en vertu du premier point. De plus, on a ´egalit´e si et seulement si Re(z1z2) =
|z1z2|, c’est `a dire si et seulement si z1z2est un r´eel positif (voir l’exercice 19 de la planche 1).
Pour l’in´egalit´e de gauche, on applique celle de droite `a w1=z1+z2et w2=−z2. On obtient
|z1+z2−z2|≤|z1+z2|+| − z2|
⇔ |z1|−|z2| ≤ |z1+z2|.
En l’appliquant ´egalement `a w1=z1+z2et w2=−z1, on obtient
−|z1|−|z2|=|z2|−|z1|≤|z1+z2|.
Or, selon le signe de |z1| − |z2|, on a |z1| − |z2|=|z1|−|z2|ou |z1|−|z2|=−|z1| − |z2|. Dans les deux
cas, on a bien |z1|−|z2|≤ |z1+z2|.
Proposition 11. Tout nombre complexe non nul admet un inverse pour la multiplication.
D´emonstration. Si zest un nombre complexe non nul, alors |z|>0 et z
|z|2est un inverse pour zpuisque
zz
|z|2=|z|2
|z|2= 1.
Notation 12. On note C∗l’ensemble des nombres complexes inversibles, c’est `a dire l’ensemble des nombres
complexes non nuls.