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MATHEMATIQUES
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Niveau : supérieur niveau 4 |
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LES NOMBRES COMPLEXES. |
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Ø 1°)
Ensemble : Construction du corps . Ø 2°) Résumé Classe
T S . |
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2 – CONSTRUCTION DU
CORPS DES NOMBRES COMPLEXES. |
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A ) Définition : Notons
par : l’ensemble des couples de
réels : Les éléments de sont appelés des « nombres complexes ». |
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Comme
il n’est pas pratique de travailler avec des couples (
notations un peu lourdes ) nous allons voir (voir le théorème 1
ci-dessous) que l’on peut noter les éléments de de manière commode et faciliter ainsi le
calcul. |
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Théorème
1 : |
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L’ensemble
peut être muni de deux lois et qui prolonge les lois et de . L’ensemble
contient « une copie » de L’ensemble
. Il
existe dans un élément , noté « » , tel que
Tout
élément de s’ écrit , de
manière unique : ,
où « » et « » sont des réels. |
Les
règles de calculs ( avec les lois et ) dans seront donc les mêmes que dans en remplaçant ou vice versa. |
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Voir la démonstration
ci-dessous :
(remarque : nous sommes dans le
niveau de formation 4 cette démonstration est de niveau 3 (après BAC) ) |
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On
muni l’ensemble des deux lois de composition interne
suivantes : |
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·
La première , notée est définie par : |
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·
La seconde , notée est définie par : |
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Par
exemple : avec et |
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On
vérifie facilement que : ( ; ; ) est
un corps commutatif . C’est
-à-dire : la loi est associative et commutative
, quelle admet un élément neutre
et tout élément admet un opposé ; |
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Et la
loi est
associative , commutative , distributive par rapport à la loi , admet un élément neutre et tout élément admet un inverse . |
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Nous
allons considérer
l’application : |
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Lire : « a » dans
R à pour image ( a , 0) dans l’ensemble C ) |
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On
dit que : Alors
un morphisme de corps. |
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Info : |
Morphisme de
groupe :
Parmi les applications d'un groupe G dans un groupe G', certaines sont
plus importantes que d'autres : ce sont celles qui respectent la structure de
groupe. Définition : Soit f une application de G dans G'; on dit que f est un
(homo)morphisme de groupes si, pour tous et de G, on a : f(×)=f()×f() Ceci signifie la chose suivante : si on prend deux éléments et du groupe de départ, on peut :
on doit trouver le même résultat. Donnons quelques définitions relatives aux morphismes de groupes, et
qui peuvent aussi s'appliquer à d'autres types de morphismes :
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On
dit que : Alors
un morphisme de corps. ;C’est que nous allons montrer . |
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( par l’addition) |
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(par la multiplication) |
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Remarque : On remarque que si les secondes
composantes sont nulles , alors les lois et se comportent comme les lois
usuelles et sur les réels. |
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Exemple : |
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De plus injectif : |
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Donc induit
un isomorphisme entre les
corps ( e
t On peut donc identifier les éléments de avec ceux de . On peut dire que
l’ensemble contient donc une copie de
. Par la suite , on note donc
simplement les deux lois de et lorsqu’un couple a sa deuxième
composante nulle ( couples de la forme
on le notera tout simplement Cette notation permet de confondre les éléments de avec
leur copie (
éléments de ……… On
a de plus : |
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Notons : |
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Ainsi : |
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Enfin , pour tous réels
et on a
: |
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C'est-à-dire , avec la notation
ci-dessus : |
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Autrement dit , tout élément de de peut s’écrire : |
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Cette écriture est unique . En
effet : |
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Ce dernier résulta est fort utile ,
nous allons le mettre en évidence : |
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Théorème D : Egalité entre
deux nombres complexes . Soit quatre nombres réels. |
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En
particulier , si et seulement si . On parle de nombre complexe nul. |
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Démonstration
du théorème D : |
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Ejà fait ci-dessus. ON peut néanmoins en donner une
preuve différence. Montrons
, pour commencer , l’équivalence : |
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·
déjà , il est clair que si
alors
·
Réciproquement ,
supposons que , montrons qu’alors , nécessairement . En effet si , alors
on pourrait écrire que : .
Le nombre « i » serait réel et on pourrait avoir : |
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Donc . L’égalité
se réduit
à d’où
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On a donc montré que
si alors
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Considérons maintenant deux nombres complexes : et |
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·
On peut écrire : que si
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·
Réciproquement ,
supposons que . Alors , on a |
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Et d’après ce qui précède : |
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Voir des exercices …terminale S
….. |
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Définition suite : Soit Z ; ( avec et réels ). Le réel s’appelle la partie réelle de et la partie imaginaire. On
note : et
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Exemples :
;
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Ainsi : On a Re ( Z ) =
3 ; Im (Z) = 2 ;
Re (Z’) = 0 ; Im(Z’) = -3 Attention : se souvenir que la partie imaginaire
d’un nombre complexe est un nombre réel. |
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Autre définition : Tout nombre
complexe de la forme ( où ) s’appelle un imaginaire pur . Exemple : est un imaginaire pur. |
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Remarques. |
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·
Dans l’ensemble , il n’y a plus la notion d’ordre usuelle . |
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Ce qui ne signifie pas que l’on ne puisse pas ordonner
C .On dit juste que la relation d’ordre usuelle connue sur R ne se prolonge
pas à C. |
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On
ne pourra pas , à ce niveau comparer un nombre
complexe à un autre ou dire s’il est positif ou négatif etc… ( excepté
pour les imaginaires pur où l’on peut définir un ordre naturel comme pour les
réels). |
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·
On
évitera l’usage abusif du symbole
radical qui reste réservé aux réels positifs. |
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·
Les applications
Re : et Im : sont
- linéaires . Cela
signifie : |
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Donc : |
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(à traduire !!!!!!!!) |
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Les TERMINALE S
. Résumé . |
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A ) Ensemble des
nombres complexes. |
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Premières définitions : |
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·
L’ensemble des nombres complexes , noté , est l’ensemble des nombres de la
forme où et décrivent l’ensemble des réels et où
vérifie
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·
est appelée forme
algébrique du nombre complexe. Avec est la partie réelle et la partie
imaginaire. |
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Notation utilisée : si
alors
et |
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On peut remarquer : ·
Un imaginaire
pur est un nombre complexe dont la
partie réelle est nulle. ·
Un réel pur
est un nombre complexe dont la partie
imaginaire est nulle. |
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B ) Calculs algébriques dans |
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sont deux nombres complexes tels que |
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Propriété
1 : |
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Propriété 2
: |
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Les règles connues pour l’addition et la multiplication
dans s’étendent
à |
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Exemple type : calculez : |
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“ i2 = - 1 “ |
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Propriété
3 : Tout complexe admet un unique inverse noté : Conséquence : Comme dans si
;
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Définition : Le complexe
conjugué de est le complexe ,
noté Tel
que si z = x + i y , alors |
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Conjugué
et opérations : |
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Pour tout
, |
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Si , et |
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Exercices : |
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Enoncé : z et z’ sont deux nombres complexes tels
que : et |
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Ecrire les nombres suivants sous forme algébrique : |
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a)
b)
c ) d)
e )
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Autre exercice : |
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On donne deux
nombres complexes :
et |
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Calculer : ;
; ; ; ; |
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