| On me demande… | Je pense à… | Je conclus avec… |
|---|---|---|
| la forme algébrique d'un quotient | le conjugué du dénominateur | un dénominateur réel, puis $a+ib$ |
| $z$ réel, ou $z$ imaginaire pur | $\mathrm{Im}(z)$, ou $\mathrm{Re}(z)$ | $\mathrm{Im}(z)=0$, ou $\mathrm{Re}(z)=0$ |
| une équation avec $z$ et $\overline z$ | poser $z=x+iy$ | identifier les parties réelles et imaginaires |
| $i^{n}$ | le reste de $n$ dans la division par 4 | $1$, $i$, $-1$ ou $-i$ |
| une distance $AB$ | le module | $AB=|z_{B}-z_{A}|$ |
| l'ensemble des $M(z)$ tels que $|z-a|=r$, ou $|z-a|=|z-b|$ | $|z-a|=AM$ | un cercle, ou une médiatrice |
| un argument, ou une forme trigonométrique | $r=|z|$, $\cos\theta=\dfrac ar$, $\sin\theta=\dfrac br$ | $[r\,;\theta]$ avec $r\gt 0$, en regardant les deux signes |
| un produit, un quotient ou une puissance | la forme trigonométrique | multiplier les modules, ajouter les arguments |
| Si… | alors le triangle est… |
|---|---|
| $|q|=1$ | isocèle en $A$ ($AB=AC$) |
| $q$ imaginaire pur | rectangle en $A$ |
| $q=i$ ou $q=-i$ | rectangle et isocèle en $A$ |
| $q=e^{i\pi/3}$ ou $q=e^{-i\pi/3}$ | équilatéral |
| On me demande… | Je calcule… | Je conclus avec… |
|---|---|---|
| une puissance $z^{n}$, ou si $z^{n}$ est réel | la forme exponentielle $re^{i\theta}$ | $r^{n}e^{in\theta}$ ; réel si $n\theta\equiv0\ [\pi]$ |
| linéariser $\cos^{n}x$ ou $\sin^{n}x$ | les formules d'Euler, puis je développe | $e^{ikx}+e^{-ikx}=2\cos kx$ |
| résoudre $az^{2}+bz+c=0$ | $\Delta$ | si $\Delta\lt 0$ : $\dfrac{-b\pm i\sqrt{-\Delta}}{2a}$ |
| $A$, $B$, $C$ alignés ? | $\dfrac{z_{C}-z_{A}}{z_{B}-z_{A}}$ | alignés si ce quotient est réel |
| des droites perpendiculaires ? | $\dfrac{z_{D}-z_{C}}{z_{B}-z_{A}}$ | perpendiculaires s'il est imaginaire pur |
| la nature du triangle $ABC$ | $q=\dfrac{z_{C}-z_{A}}{z_{B}-z_{A}}$ | $|q|=1$ : isocèle ; $q=\pm i$ : rectangle isocèle ; $q=e^{\pm i\pi/3}$ : équilatéral |
| reconnaître $z'=az+b$ | $a$ et $\omega=\dfrac{b}{1-a}$ | $a=1$ : translation ; $a$ réel : homothétie ; $|a|=1$ : rotation d'angle $\arg(a)$ |
| l'image d'un point par une rotation | $z'=\omega+e^{i\theta}(z-\omega)$ | sans oublier le $+\omega$ |
Idée : on développe en remplaçant $i^{2}$ par $-1$ ; pour un quotient, on multiplie en haut et en bas par le conjugué du dénominateur.
1) $z_1=2-2i+3i-3i^{2}=2+i+3=5+i$.
2) $z_2=1+4i+4i^{2}=1+4i-4=-3+4i$.
3) $z_3$ $=\dfrac{(3+i)(1+i)}{(1-i)(1+i)}$ $=\dfrac{3+3i+i-1}{2}$ $=\dfrac{2+4i}{2}$ $=1+2i$.
4) $2026=4\times506+2$, donc $i^{2026}$ $=\left(i^{4}\right)^{506}\times i^{2}$ $=1\times(-1)$ $=-1$.
Conclusion : $z_1=5+i$, $z_2=-3+4i$, $z_3=1+2i$ et $z_4=-1$.
1) Idée : l'équation contient $z$ et $\overline z$ : on pose $z=x+iy$ avec $x$ et $y$ réels.
$2(x+iy)+(x-iy)=3x+iy$. On identifie : $3x+iy=3-i$ donne $3x=3$ et $y=-1$, soit $x=1$ et $y=-1$.
2) Ici, seul $\overline z$ apparaît : on l'isole. $\overline z$ $=\dfrac{3-i}{1+i}$ $=\dfrac{(3-i)(1-i)}{2}$ $=\dfrac{3-3i-i-1}{2}$ $=1-2i$.
Donc $z=\overline{1-2i}=1+2i$.
Conclusion : 1) $S=\{1-i\}$ ; 2) $S=\{1+2i\}$.
1) $z_{\overrightarrow{AB}}=b-a=1+i$ et $z_I=\dfrac{a+b}{2}=\dfrac72+\dfrac52i$.
2) On utilise $AB=|b-a|$ : $AB=|1+i|=\sqrt2$ ; $AC=|c-a|=|2-i|=\sqrt5$ ; $BC=|c-b|=|1-2i|=\sqrt5$.
3) $CA=CB=\sqrt5$ : le triangle est isocèle en $C$. Il n'est pas rectangle : $AC^{2}+BC^{2}=10$ et $AB^{2}=2$.
Conclusion : $ABC$ est isocèle en $C$ ($CA=CB=\sqrt5$, $AB=\sqrt2$).
Méthode : on calcule le module $r$, on factorise par $r$, puis on reconnaît $\cos\theta$ et $\sin\theta$.
1) $|z_1|=\sqrt2$ et $z_1$ $=\sqrt2\left(\dfrac{\sqrt2}{2}+i\dfrac{\sqrt2}{2}\right)$ $=\sqrt2\left(\cos\dfrac\pi4+i\sin\dfrac\pi4\right)$ $=\sqrt2\,e^{i\frac\pi4}$.
2) $|z_2|=\sqrt{3+1}=2$ et $z_2$ $=2\left(-\dfrac{\sqrt3}{2}+\dfrac12i\right)$ $=2\left(\cos\dfrac{5\pi}6+i\sin\dfrac{5\pi}6\right)$ $=2e^{i\frac{5\pi}6}$.
3) $|z_3|=2$ et $z_3$ $=2(0-i)$ $=2\left(\cos\left(-\dfrac\pi2\right)+i\sin\left(-\dfrac\pi2\right)\right)$ $=2e^{-i\frac\pi2}$.
4) $|z_4|=2$ et $z_4$ $=2\left(\dfrac12-i\dfrac{\sqrt3}{2}\right)$ $=2\left(\cos\left(-\dfrac\pi3\right)+i\sin\left(-\dfrac\pi3\right)\right)$ $=2e^{-i\frac\pi3}$.
Conclusion : $z_1=\sqrt2\,e^{i\frac\pi4}$, $z_2=2e^{i\frac{5\pi}6}$, $z_3=2e^{-i\frac\pi2}$ et $z_4=2e^{-i\frac\pi3}$.
Idée : $\left(re^{i\theta}\right)^{n}$ $=r^{n}e^{in\theta}$ (formule de Moivre).
1) $1+i=\sqrt2\,e^{i\frac\pi4}$, donc $(1+i)^{8}$ $=\left(\sqrt2\right)^{8}e^{i2\pi}$ $=16$.
2) $1+i\sqrt3=2e^{i\frac\pi3}$, donc $\left(1+i\sqrt3\right)^{6}$ $=2^{6}e^{i2\pi}$ $=64$.
3) $1-i=\sqrt2\,e^{-i\frac\pi4}$, donc $(1-i)^{10}$ $=\left(\sqrt2\right)^{10}e^{-i\frac{5\pi}2}$ $=32e^{-i\frac\pi2}$ $=-32i$.
Conclusion : $(1+i)^{8}=16$, $\left(1+i\sqrt3\right)^{6}=64$ et $(1-i)^{10}=-32i$.
1) $z^{2}=-9=(3i)^{2}$, donc $z=3i$ ou $z=-3i$.
2) $\Delta=36-52=-16=(4i)^{2}$. Deux solutions conjuguées : $z=\dfrac{6\pm4i}{2}$, soit $3+2i$ et $3-2i$.
3) $\Delta=4-40=-36=(6i)^{2}$, donc $z=\dfrac{-2\pm6i}{4}$, soit $-\dfrac12+\dfrac32i$ et $-\dfrac12-\dfrac32i$.
Conclusion : 1) $S=\{-3i\,;3i\}$ ; 2) $S=\{3-2i\,;3+2i\}$ ; 3) $S$ $=\left\{-\dfrac12-\dfrac32i\,;-\dfrac12+\dfrac32i\right\}$.
1) $z'=z+2-i$ ; image de $A$ : $1+i+2-i=3$.
2) $z'-1=3(z-1)$, soit $z'=3z-2$ ; image de $A$ : $3+3i-2=1+3i$.
3) $z'=e^{i\frac\pi2}z=iz$ ; image de $A$ : $i(1+i)=-1+i$.
4) $z'-1=e^{i\frac\pi3}(z-1)$ ; image de $B$ : $1+e^{i\frac\pi3}\times1$ $=1+\dfrac12+i\dfrac{\sqrt3}{2}$ $=\dfrac32+i\dfrac{\sqrt3}{2}$.
Attention : pour une rotation de centre $\Omega$, on n'oublie pas le « $+\,\omega$ » à la fin.
Conclusion : Images : $3$ ; $1+3i$ ; $-1+i$ ; $\dfrac32+i\dfrac{\sqrt3}{2}$.
Idée : on écrit chaque module sous la forme $|z-z_P|$, qui vaut la distance $PM$.
1) $|z-1+2i|=|z-(1-2i)|=\Omega M$ avec $\Omega(1-2i)$. La condition $\Omega M=2$ décrit le cercle de centre $\Omega$ et de rayon $2$.
2) Avec $A(2i)$ et $B(-1)$ : $|z-2i|=AM$ et $|z+1|=|z-(-1)|=BM$. La condition $AM=BM$ décrit la médiatrice du segment $[AB]$.
Vérification avec $z=x+iy$ : $x^{2}+(y-2)^{2}=(x+1)^{2}+y^{2}$ donne $2x+4y-3=0$, une droite.
Conclusion : 1) le cercle de centre $\Omega(1-2i)$ et de rayon $2$ ; 2) la médiatrice de $[AB]$ avec $A(2i)$ et $B(-1)$, d'équation $2x+4y-3=0$.
Notions du chapitre mobilisées : N07-03, N07-04, N07-07, N07-08, N07-09, N07-12, N07-13, N07-14