II — Notation exponentielle 5
Théorème & Définition 2.1 — Coordonnées polaires
Soit z=x+iy∈C, avec (x,y)∈R2.
Il existe un couple (ρ,θ)de réels tels que
ρ∈R+,θ∈R,x=ρcosθet y=ρsinθ
•Le réel ρest unique : ρ2=x2+y2. C’est le module de z.
•Si z=0alors θest quelconque dans R.
•
Si
z6=0
alors
θ
est défini à
2π
près. Chaque valeur possible de
θ
est un argu-
ment de
z
. L’unique réel
θ0∈]−π;π]
vérifiant la relation précédente s’appelle
l’argument principal de z. L’ensemble des arguments de zest
{θ0+2kπ,avec k∈Z}
Dém. Soit z=x+iy∈C, avec (x,y)∈R2. Posons donc ρ=px2+y2.
Si (x,y) = (0,0)alors ρ=0et pour θquelconque dans Ron a
x=ρcosθet y=ρsinθ
Supposons maintenant
(x,y)6= (0,0)
. Alors le point
M0x
ρ,y
ρ
est sur le cercle
trigonométrique. D’après la définition d’un angle, il existe alors un réel
θ∈R
tel que
Mait pour coordonnées cartésienne (cosθ,sinθ). C’est-à-dire que
cosθ=x
ρet sinθ=y
ρ
x=ρcosθet y=ρsinθou encore
Toujours dans le cas
(x,y)6= (0,0)
. Si
(ρ0,θ0)
est un autre couple de réel vérifiant la
même propriété, alors
ρ02=x2+y2=ρ2=⇒ρ0=ρcar ρ>0et ρ0>0.
Par ailleurs, en utilisant les formules d’addition des cosinus, on trouve
cos(θ−θ0) = 1
et de même sin(θ−θ0) = 0, ce qui prouve que θ−θ0=2kπ(k∈Z).