Cours de math´ematiques
Nombres complexes (deuxi`eme partie)
1 Interpr´etation g´eom´etrique des nombres complexes
D´efinition 1. Dans le plan muni d’un rep`ere orthonorm´e direct (O,
u ,
v)on d´efinit :
L’ affixe d’un point M(x;y)par le nombre complexe zM=x+iy.
L’ affixe d’un vecteur
ux
ypar le nombre complexe z
u=x+iy.
Le plan est alors appel´e plan complexe, l’axe des abscisses est appel´e axe des r´eels et l’axe des ordonn´ees
axe des imaginaires purs.
Propri´et´e 1. Soit Mun point du plan complexe (O,
u ,
v)d’affixe z, alors :
1. |z|=OM .
2. zest l’affixe du sym´etrique de Mpar rapport `a l’axe des abscisses.
u
v
|z|
M(z)
O
M(z)
emonstration. au programme.
Propri´et´e 2. Soient
uet
vdeux vecteurs et A,Bet Ctrois points du plan complexe, alors :
1. Si kRalors zk
u=kz
u.
2. z
u+
v=z
u+z
v.
3. z
AB =zBzA.
4. Si G=bar(A;α),(B;β),(C;γ)alors zG=αzA+βzB+γzC
α+β+γ.
emonstration. au programme.
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Cours de math´ematiques Nombres complexes (deuxi`eme partie)
2´
Ecriture trigonom´etrique d’un nombre complexe non nul
D´efinition 2. Soit θun nombre r´eel, on lui associe le nombre complexe zθ= cos θ+isin θ.
Propri´et´e 3. zαzβ=zα+β
emonstration. au programme.
Par analogie avec la fonction exponentielle, on utilise d´esormais la notation d’Euler e= cos θ+isin θ.
Corollaire 1. Formule de Moivre
(e)n=einθ soit (cos θ+isin θ)n= cos() + isin()
emonstration. au programme.
Th´eor`eme 1. Tout nombre complexe z=x+iy non nul peut s’´ecrire de mani`ere unique sous la forme
trigonom´etrique z=reavec run r´eel strictement positif et θun r´eel d´efini `a 2πpr`es. De plus on a :
r=|z|=px2+y2cos θ=x
px2+y2sin θ=y
px2+y2
Le r´eel θest appel´e argument du nombre complexe zet not´e arg(z).
emonstration. au programme.
Le couple (r, θ) repr´esente les coordonn´ees polaires du point Md’affixe zdans le rep`ere orthonorm´e
direct (O,
u ,
v) :
O
u
v
r
M(z)
θ
Propri´et´e 4. Soient zet zdeux nombres complexes non nuls, alors :
1. arg(z) = arg(z) [2π].
2. arg(z) = arg(z) + π[2π].
3. arg(zz) = arg(z) + arg(z) [2π].
4. arg 1
z=arg(z) [2π].
5. arg z
z= arg(z)arg(z) [2π].
6. arg(zn) = n×arg(z) [2π], n Z.
emonstration. au programme.
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Cours de math´ematiques Nombres complexes (deuxi`eme partie)
3´
Ecritures complexes des transformations du plan
Propri´et´e 5. Soient Aet Bdeux points et
uet
vdeux vecteurs non nuls du plan complexe, alors :
1. AB =|zBzA|.
2. (
u ,
v) = arg z
v
z
u[2π].
emonstration. au programme.
Corollaire 2. Un point Mdu plan complexe d’affixe zappartient au cercle de centre Aet de rayon rsi et
seulement si il existe un r´eel θtel que :
z=zA+re
emonstration. au programme.
Th´eor`eme 2. Soient Met Mdeux points du plan complexe d’affixes respectives zet z, alors :
1. Le point Mest l’image du point Mpar une translation de vecteur
usi et seulement si :
z=z+z
u
2. Le point Mest l’image du point Mpar une homoth´etie de centre Aet de rapport ksi et seulement
si :
z=k(zzA) + zA
3. Le point Mest l’image du point Mpar la rotation de centre Aet d’angle αsi et seulement si :
z=e(zzA) + zA
emonstration. au programme.
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