Chapitre 1
Rappels, définition de R
Exercice 1.1. Vérifier dans K=Rou C, l’inégalité
¯
¯|x|¯
¯y¯
¯¯
¯¯
¯xy¯
¯
que l’on retient comme « la distance entre les distances est plus petite que la
distance ».
Vérifier « l’identité de la médiane » :
x,yC,|x+y|2+|xy|2=2(|x|2+|y|2).
Exercice 1.2. Le maximum de 2 nombres réels x,y (c’est-à-dire le plus grand
des 2) est noté max(x,y). De même on notera min(x,y)le plus petit des 2
nombres x,y. Démontrer que :
max(x,y)=x+y+|xy|
2et min(x,y)=x+y|xy|
2.
Trouver une formule pour max(x,y,z).
Exercice 1.3. Déterminer la borne supérieure et inférieure (éventuellement
infinies) de : A ={un,nN}en posant un=2nsi n est pair et un=2nsinon.
Cet ensemble admet-il une borne supérieure dans R?
Exercice 1.4. Soit A une partie non vide bornée de R. Montrer que b =sup A si
et seulement si les deux conditions sont vérifiées
b est un majorant de A ;
il existe une suite (an)nNde A telle que limn→∞ an=b .
Que vaut sup([0,1[Q)?
1
Exercice 1.5. Montrer qu’une suite réelle est croissante (resp. strictement crois-
sante) si et seulement si
nN,un+1un(resp. un+1>un).
On fera une récurrence sur p Npour comparer un+p+1et un.
Exercice 1.6. Etant donné l’ensemble E , on travaille dans P(E)muni de la
relation d’inclusion .
Rappeler pourquoi c’est une relation d’ordre.
Expliquer pourquoi cet ordre est partiel si E a au moins deux éléments.
Donner un minorant trivial et un majorant trivial d’un ensemble A=
{Ai,iI}P(E)de parties de E .
Montrer que Aa une borne supérieure et une borne inférieure que l’on
précisera.
Exercice 1.7. BBorne supérieure et opérations :
Pour une partie A de Ron note sup AR{+∞}(resp. inf AR{−∞}) sa
borne supérieure (resp. inférieure). Si de plus f est une application de A (ou
de R) dans Ron note supxAf(x)(resp. infxAf(x)) la borne supérieure (resp.
inférieure) de f (A)=©f(x) , xAª.
Pour deux parties A et B de Rcomment se comparent sup(A+B)=
sup©x+y,xA,yBªet sup A+supB ?
— Si f :RRest une application croissante et sup AR, comment se
comparent supxAf(x)et f (sup A)? Donner une condition pour qu’il y
ait égalité.
Que peut-on dire sur supxAf(x)si f :RRest décroissante ?
— Si f :ARet g :ARcomment se comparent supxA(f+g)(x)et
supxAf(x)+supxAg(x)?
Exercice 1.8. Pour x C, m Net n Nnm , calculer xm+xm+1+···+xn.
(Indication : Pour x 6=1, poser S =xm+xm+1+···+xnet calculer S xS).
Exercice 1.9. Montrer par récurrence sur n N
n
X
k=1
k=n(n+1)
2et
n
X
k=1
k2=n(n+1)(2n+1)
6.
2
Exercice 1.10. Résoudre dans Cles équations
z2+z+2=0.
z5=32i.
ei z2=1.
ez2=1.
Exercice 1.11. En utilisant la formule du binôme (x+y)n=Pn
k=0Ck
nxkynk,
exprimer cos(x)nen fonction de cos(αx)et sin(αx),α{0,..., n}.
Faire la même chose pour sin(x)n.
Retrouver à l’aide des exponentielles complexes les formules trigonométriques
pour cos(θ1)+cos(θ2),cos(θ1)cos(θ2),sin(θ1)+sin(θ2)et sin(θ1)sin(θ2).
Exercice 1.12. Partie entière
Pour un réel x R, sa partie entière par défaut (resp. par excès) , notée bxc
(resp. dxe), est donnée par
bxc x<bxc+1 , bxcZ
resp.dxe1<xdxe,dxeZ.
Donner les parties entières par défaut et par excès des réels 1,3 ;1, 3 ;
5et p2.
Exprimer b−xcen fonction d’une partie entière de x .
Tracer les graphes de ces deux fonctions.
Sur quelle propriété de R, repose la définition de la partie entière par
défaut.
Exercice 1.13. Homographies
On travaille dans le plan complexe C, c’est à dire que l’on considère l’ensemble
des complexes comme un plan euclidien où 0,1, i définissent un repère ortho-
normé. Un complexe z Csera directement appelé un point du plan complexe.
Pour étudier les homographies il est naturel d’ajouter un point au plan com-
plexe noté et d’écrire a ×=, a += pour a C,1
0=,1
=0. Nous
considèrerons que les droites du plan complexe passent par .
Rappeler pourquoi une application de Cdans Cdonnée par z 7→ z0=az+
b avec a,bC, a 6= 0, définit une similitude directe du plan complexe
3
(regarder d’abord le cas a =1puis le cas b =0) . En déduire l’image d’une
droite ou d’un cercle par z 7→ z0=az +b .
Expliquer pourquoi l’équation d’un cercle de centre z0et de rayon R >0
est |zz0|=R .
Montrer que l’image du cercle {zC,|zz0|=R}avec R >0et z0Cpar
l’application de C{}dans C{}donnée par z 7→ z0=1
zest
soit un cercle, que l’on précisera, si |z0|6=R ;
soit une droite, que l’on précisera si |z0|=R .
Nous dirons que les droites du plan complexe sont les cercles de C{}
qui passent par {}. Montrer que par trois points de C{}passe un
seul cercle de C{}.
— Etant donnés a,b,c,dCavec ad bc 6= 0et c 6= 0ou d 6= 0. On
considère maintenant l’application f de C{}dans C{}donnée
par f (z)=az+b
cz+dsi cz +d6= 0, f (z)= ∞ si cz +d=0et f ()=a
c, (f est
appelée homographie). Montrer que l’image d’un cercle de C{}est un
cercle de C{}.
Vérifier que l’ensemble des homographies, muni de la composition, est
un groupe qui contient les similitudes directes.
Déterminer ©zC,Re (1
z+1)=1ª. On le fera par deux méthodes : 1) par le
calcul ; 2) géométriquement à partir des questions précédentes.
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