(P) muni d`un repère orthonormal direct (O , −→u

TS DEVOIR MAISON no7correction
Exercice 1
Dans le plan complexe (P) muni d’un repère orthonormal direct (O ,
u,
v) d’unité graphique 4 cm, on considère le point
A d’axe a=1 et l’application f, du plan (P) dans lui-même, qui au point M d’axe z, distinct de A, associe le point
M=f(M) d’axe ztel que :
z=iz
z+ 1
1. On résout l’équation : z=z
iz
z+ 1 =z
z2+z=iz
z(z+ 1 i) = 0
z= 0 ou z=1 + i
Les points M ont pour axe 0 et 1 + i
2. OM’= |z|=
iz
z+ 1
=|iz|
|z+ 1|=|i|×|z|
|z+ 1|=1×|z|
|z+ 1|=OM
AM
u ,
OM= arg(z) = arg iz
z+ 1!= arg(i) + arg z
z+ 1!=
π
2+
AM ,
OM =
MA ,
MO +π
2à 2πprès
3. a. Figure simple
b. b=ib
b+ 1 =i(1
2+i)
1
2+i+ 1 =11
2i
1
2+i×
1
2i
1
2i=1
2+i1
4i1
2
1
4+ 1 =1 + 3
4i
5
4
= (1 + 3
4i)×4
5=4
5+3
5i
OB=|b|=r16
25 +9
25 = 1
Ce qui prouve que B’ appartient au cercle (C) de centre O et de rayon 1.
c. Si M appartient à la médiatrice (), alors OM = AM
Or d’après la question 2, OM=OM
AM
Donc OM= 1 ce qui prouve que Mappartient au cercle (C)
4. a. On pose z=x+ iy
z=xiy=i(x+iy)
x+iy + 1 =ix y
x+ 1 + iy ×x+ 1 iy
x+ 1 iy =ix2+ix +xy xy y+iy2
(x+ 1)2+y2=y
(x+ 1)2+y2+ix2+x+y2
(x+ 1)2+y2
Donc Im(z) = x2+y2+x
(x+ 1)2+y2
On veut Im(z) = 0
soit x2+x+y2= 0
(x+ 1/2)21/4 + y2= 0
(x+ 1/2)2+y2= 1/4
Lensemble (Γ) est le cercle de centre de coordonnées (-1/2 , 0) et de rayon 1/2 privé des points A et O.
b. M’ appartient à l’axe des abscisses si arg(z’)= 0 ou π
soit
u ,
OM=
MA ,
MO +
π
2= 0 ou π
soit
MA ,
MO =π
2ou
π
2
Les points M appartiennent au cercle (Γ) de diamètre [AO] privé des points A et O.
Exercice 2
On définit, pour tout entier naturel n, les nombres complexes zpar :
z0= 16
zn+1 =1 + i
2zn,pour tout entier naturel n.
On note rnle module du nombre complexe zn:rn=|zn|.
Dans le plan muni d’un repère orthonormé direct d’origine O, on considère les points And’axes zn.
1. a. z1=1 + i
2z0=1 + i
2×16 = 8 + 8i
z2=1 + i
2z1=1 + i
2(8 + 8i) = 4 + 4i + 4i 4 = 8i
z3=1 + i
2z2= 8i1 + i
2= 4i 4 = 4 + 4i
b. Voir graphique
c.
1 + i
2
=r1
4+1
4=2
2
On a cosθ=
1
2
2
2
=2
2et sinθ=
1
2
2
2
=2
2donc θ=
π
4
Donc 1 + i
2=2
2 cos
π
4+ isin
π
4!
d. OA0=|z0|= 16
OA1=|z1|=82+ 82=128 = 82
A0A1=|z1z0|=|8 + 8i 16|=|8 + 8i|= 82
On a donc OA1= A0A1et le triangle est isocèle en A1
De plus OA2
1+ A0A2
1= (82)2+ (82)2= 128 + 128 = 256
Et OA2
0= 256
Comme OA2
0= OA2
1+ A0A2
1alors le triangle OA0A1est rectangle en A1
En résumé le triangle OA0A1est rectangle isocèle en A1
2. rn+1 =|zn+1|=
1 + i
2zn
=
1 + i
2×|zn|=2
2rn.
Ceci prouve que la suite (rn) est géométrique de raison 2
2.
On a alors rn=r0×qn= 16 2
2!n
Comme 0 <2
2<1, alors lim
n+ 2
2!n
= 0, et donc lim
n+rn= 0.
La suite converge vers 0.
Géométriquement cela signifie que la distance du point O au point Antend vers 0 quand ntend vers +.
3. a. AnAn+1 =|zn+1 zn|=
1 + i
2znzn
=
zn1 + i
21
=
zn1 + i
2
=
1 + i
2×|zn|=r1
4+1
4×|zn|=2
2rn=rn+1
b. Ln= A0A1+ A1A2+...+ An1An=r1+r2+...+rn
Lnreprésente la somme des termes d’une suite géométrique de raison q=2
2
Ln=r1×1qn
1q
Or r1= A0A1= 82 (déjà calculé)
Donc Ln= 82
12
2n
12
2
c. On sait que lim
n+ 2
2!n
= 0,
donc lim
n+Ln=82
12
2
=162
22=162
22×2 + 2
2 + 2=322 + 32
42=322 + 32
2= 162 + 16.
2
4
6
8
2
2 4 6 8 10 12 14 1624
A0
A3
A4
A5
A6
A1
A2
0
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