Pour les exprimer sous forme algébrique, il suffit de savoir calculer cos(−3π/8) et
sin(−3π/8) : on peut calculer le cosinus par la méthode vue au TD précédent pour se
ramener à cos(−3π/4), et le sinus s’en déduit avec la relation sin2+ cos2= 1. Ainsi, les
racines carrées sont ±(p√2−1 + ip√2 + 1).
d= 5ei(arctan(−4/3)+π)donc les racines carrées de dsont les ±√5eiarctan(−4/3)+π
2.
5. Résoudre les équations :
(a) z2+iz −1 = 0 (b) iz2−(1 + i)z+ 2 = 0 (c) z3= 1
(d) z4=−16 (e) z6= 1 −i(f) (1 + z)3= 2i
corrigé succinct : On utilise les formules avec le discriminant :
(a) ∆ = i2+ 4 = 3, dont une racine carrées est √3, donc les solutions sont les
−i±√3
2.
(b) ∆ = −6idont une racine carrée est √3(1 −i), donc les solutions sont les
(1 + i)±√3(1 −i)
2i=(−i+ 1) ±√3(−i−1)
2, soit
(1 + √3) + (−1 + √3)i
2et (1 −√3) −(1 + √3)i
2.
(c) On cherche les racines cubiques de 1 = ei0, donc les solutions sont, par application
directe du cours, les ei0/3,e2iπ/3et e4iπ/3soit 1,−1 + √3i
2et −1−√3i
2.
(d) On cherche les racines quatrièmes de −16 = 16eiπ = 24eiπ, ce sont donc les 2eiπ/4,
2eiπ/4+π/2,2eiπ/4+πet 2eiπ/4+3π/2, soit les
√2(1 + i),√2(−1 + i),−√2(1 + i)et √2(1 −i).
(e) 1−i=√2e−iπ/4, donc les racines sont 21/12e−iπ/24+2ikπ/6.
(f) 2i= 2eiπ/2donc zest de la forme −1 + 21/3eiπ/6+2ikπ/3.
6. * On considère pour x∈]−π/2,+π/2[ f(x) = 1 + itan x
1−itan x.
Donner les parties réelle et imaginaire, le module, l’argument de f(x).
En déduire l’expression de cos(2x)en fonction de tan x.
corrigé succinct : f(x) = (1 + itan x)2
1 + tan2x=1−tan2x+ 2itan x
1 + tan2x, donc
re(f(x)) = 1−tan2x
1 + tan2xet im(f(x)) = 2 tan x
1 + tan2x.
|f(x)|=(1 −tan2x)2+ (2 tan x)2
(1 + tan2x)2=1 + tan4x+ 2 tan2x
(1 + tan2x)2= 1.
Mais on voit aussi, en multipliant numérateur et dénominateur par cos x, que
f(x) = cos x+isin x
cos x−isin x=eix
e−ix =e2ix = cos 2x+isin 2x:arg(f(x)) = 2x, et donc
cos 2x=1−tan2x
1 + tan2xet de plus en comparant les deux expressions de f(x),
sin 2x=2 tan x
1 + tan2x.
exercices pratiques
1. un exercice de DS...
Un courant d’intensité itraverse le circuit suivant :
C
R
vu0
i
R,Cet u0sont connues.
On cherche à déterminer iet v, qui sont liées par la relation i=Cdv
dt .
(a) Ecrire l’équation différentielle vérifiée par la tension v(t).
(b) Si u0est une constante U0, déterminer v.
(c) Si u0(t) = Acos(ωt),A > 0, représentée sous forme complexe
par u0(t) = Aejωt alors on cherche une solution de la forme
v(t) = Bej(ωt+ϕ).
Donner une relation entre B,ϕet R,C,A,ω.
(d) Calculer Bet ϕen fonction de R,C,A,ω.
corrigé succinct :
2