7. Nombres complexes (partie 1)
Forme algébrique, conjugué, module, argument et forme trigonométrique, avec leur lecture géométrique.
∫Résumé du cours
Forme algébrique
ℂ contient un nombre i tel que i² = −1. Tout complexe s’écrit de façon unique z = a + ib (a, b réels) : a = Re(z), b = Im(z). z est réel si b = 0, imaginaire pur si a = 0.
Représentation
Dans un repère orthonormé (O ; u⃗, v⃗), z = a + ib est l’affixe du point M(a ; b) et du vecteur OM⃗. L’affixe de AB⃗ est zB − zA ; celle du milieu de [AB] est (zA + zB)/2.
Conjugué et module
- z̄ = a − ib ; z + z̄ = 2a ; z − z̄ = 2ib ; z z̄ = a² + b².
- |z| = √(a² + b²) = OM ; AB = |zB − zA|.
- |zz’| = |z||z’| ; |z/z’| = |z|/|z’| ; conjugué(zz’) = z̄ z̄’ .
- Pour diviser : multiplier haut et bas par le conjugué du dénominateur.
Argument et forme trigonométrique
Pour z ≠ 0, un argument θ est une mesure de l’angle (u⃗, OM⃗). Alors z = r(cos θ + i sin θ) avec r = |z|, noté [r, θ].
arg(zz’) ≡ arg z + arg z’ ; arg(z/z’) ≡ arg z − arg z’ ; arg(zⁿ) ≡ n arg z [2π].
Moivre : (cos θ + i sin θ)ⁿ = cos(nθ) + i sin(nθ).
Interprétations géométriques
(AB⃗, AC⃗) ≡ arg((zC − zA)/(zB − zA)) [2π]. A, B, C alignés ⇔ ce quotient est réel ; (AB) ⊥ (AC) ⇔ il est imaginaire pur.
✎Exemples corrigés
Exemple 1
Écrire z = (3 + i)/(1 − i) sous forme algébrique.
Voir la correction
Exemple 2
Forme trigonométrique de z = 1 + i√3.
Voir la correction
z = 2(cos π/3 + i sin π/3).
?Teste-toi
Clique sur la bonne réponse.
-
i³ = ?
Réponse
b) −i — i³ = i² × i = −i. -
|3 − 4i| = ?
Réponse
a) 5 — √(9 + 16) = 5. -
Un argument de −2 est…
Réponse
b) π — −2 est sur la demi-droite des réels négatifs. -
Si (zC − zA)/(zB − zA) est réel, alors A, B, C sont…
Réponse
a) alignés — L’angle (AB⃗, AC⃗) vaut 0 ou π.
الشكل الجبري، المرافق، المعيار، العمدة والشكل المثلثي، مع قراءتها الهندسية.
∫ملخص الدرس
الشكل الجبري
تحتوي ℂ على عدد i بحيث i² = −1. كل عدد عقدي يكتب بكيفية وحيدة z = a + ib (a و b حقيقيان): a = Re(z) و b = Im(z). يكون z حقيقيًا إذا كان b = 0، وتخيليًا صرفًا إذا كان a = 0.
التمثيل
في معلم متعامد ممنظم (O ; u⃗, v⃗)، z = a + ib هو لحق النقطة M(a ; b) والمتجهة OM⃗. لحق AB⃗ هو zB − zA؛ ولحق منتصف [AB] هو (zA + zB)/2.
المرافق والمعيار
- z̄ = a − ib ؛ z + z̄ = 2a ؛ z − z̄ = 2ib ؛ z z̄ = a² + b².
- |z| = √(a² + b²) = OM ؛ AB = |zB − zA|.
- |zz’| = |z||z’| ؛ |z/z’| = |z|/|z’| ؛ مرافق(zz’) = z̄ z̄’.
- للقسمة: نضرب البسط والمقام في مرافق المقام.
العمدة والشكل المثلثي
من أجل z ≠ 0، العمدة θ قياس للزاوية (u⃗, OM⃗). إذن z = r(cos θ + i sin θ) مع r = |z|، ونرمز له بـ [r, θ].
arg(zz’) ≡ arg z + arg z’ ؛ arg(z/z’) ≡ arg z − arg z’ ؛ arg(zⁿ) ≡ n arg z [2π].
صيغة موافر: (cos θ + i sin θ)ⁿ = cos(nθ) + i sin(nθ).
تأويلات هندسية
(AB⃗, AC⃗) ≡ arg((zC − zA)/(zB − zA)) [2π]. A و B و C مستقيمية ⇔ هذا الخارج حقيقي؛ (AB) ⊥ (AC) ⇔ هو تخيلي صرف.
✎أمثلة محلولة
مثال 1
اكتب z = (3 + i)/(1 − i) على الشكل الجبري.
عرض الحل
مثال 2
الشكل المثلثي لـ z = 1 + i√3.
عرض الحل
z = 2(cos π/3 + i sin π/3).
?اختبر نفسك
اضغط على الجواب الصحيح.
-
i³ = ؟
الجواب
ب) −i — i³ = i² × i = −i. -
|3 − 4i| = ؟
الجواب
أ) 5 — √(9 + 16) = 5. -
عمدة لـ −2 هي…
الجواب
ب) π — −2 على نصف محور الأعداد الحقيقية السالبة. -
إذا كان (zC − zA)/(zB − zA) حقيقيًا فإن A و B و C…
الجواب
أ) مستقيمية — الزاوية (AB⃗, AC⃗) تساوي 0 أو π.
Résumé rédigé par Nqraw selon le programme officiel marocain.