Module 1
Module 1 — Fondamentaux d’alg`ebre et de trigonom´etrie
M1.1
1 Les nombres complexes
1.1 Un peu d’histoire
•´ecole italienne (Cardan, Bombelli), autour de 1570 ;
•introduits pour r´esoudre les ´equations du troisi`eme degr´e x3+px +q= 0
x=3
s−q
2+rq2
4+p3
27 +3
s−q
2−rq2
4+p3
27
Exemple 1 (´
Equation x3−x= 0 (avec p=−1 et q= 0)).Solution ´evidente : 0, pourtant la formule
pr´ec´edente ne marche pas : q2
4+p3
27 =−1/27 <0, mais si on admet l’existence de √−1, on retrouve bien
x= 0 :
x=3
sr−1
27 +3
s−r−1
27
M1.2
1.2 Alg`ebre des nombres complexes
1.2.1 D´efinitions
1.2.1.A D´efinition de l’ensemble des complexes C
D´efinition 2 (Ensemble des complexes C).Cest l’ensemble des couples (x, y)∈R×Rmuni de deux
lois de composition internes (not´ees + et ·) d´efinies par :
•loi d’addition sur C:∀(x,y)∈Cet ∀(x0,y0)∈C, (x,y)+(x0,y0)=(x+x0,y+y0) ;
•loi de multiplication sur C:∀(x,y)∈Cet ∀(x0,y0)∈C, (x,y)·(x0,y0)=(xx0−yy0,xy0+yx0)
⇒en particulier, (0,1) ·(0,1) = (−1,0) ;
xest appel´e partie r´eelle et yest appel´e partie imaginaire.
On utilise en g´en´eral l’´ecriture commune : z=x+jy o`u jest le complexe d´efini par j= (0,1) ; on peut
alors parler de zcomme un nombre complexe. On note : x= Re{z}et y= Im{z}.
Remarques :
•Les r´eels sont des cas particuliers des complexes
•Les nombres complexes de la forme (0, y) avec yquelconque sont appel´es des imaginaires purs M1.3
1.2.1.B C, un corps commutatif
Propri´et´e 3 (Addition dans C).Soient (x, y),(x0, y0),(x00, y00)trois complexes. L’addition :
1. est commutative :(x, y)+(x0, y0)=(x0, y0)+(x, y);
2. est associative :(x, y)+(x0, y0)+ (x00, y00)=(x, y) + (x0, y0)+(x00, y00);
3. poss`ede un ´el´ement neutre (0,0) ;
4. d´efinit l’oppos´e de (x, y)comme ´etant (−x, −y).
Remarques : Soient (a, b) et (α, β) deux complexes.
•On dit que (a, b) est un ´el´ement neutre de l’addition si pour tout complexe (x, y), on a
(a, b)+(x, y)=(x, y).
•L’addition poss`ede un unique ´el´ement neutre (a, b) = (0,0).
•On dit que (α, β) est un oppos´e du complexe (x, y) lorsque (α, β)+(x, y)=(a, b) o`u (a, b) est
l’´el´ement neutre de la loi d’addition (c’est-`a-dire (0,0)).
•Tout nombre complexe poss`ede un oppos´e unique. M1.4
Propri´et´e 4 (Multiplication dans C).Soient (x, y),(x0, y0),(x00, y00)trois complexes. La multiplication :
1. est commutative :(x, y)·(x0, y0)=(x0, y0)·(x, y);
3