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Niveau Maths sup
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Complexes

Posté par
farouk
27-10-09 à 00:56

Bonsoir!!
soient  n \epsilon \mathbb{N}^{\large\ast} ,w=e^{\frac{2i\pi}{n}}

et Z=\Large \sum_{k=0}^{n-1}{w^k^2}

donc on demande de calculer le module de Z² pour cela
1-on doit l'ecrire comme une somme double
2- puis regrouper les termes diagonalement en tenant compte de la periodicité de la fonction
k\to w^k ensuite il ne reste qu'a terminer le calcul!!

alors une idée!??
merci d'avance pour votre aide

Posté par
ptitjean
re : Complexes 27-10-09 à 09:48

Bonjour,

1. Z^2=\Bigsum_{k=0}^{n-1} w^{2k}.\Bigsum_{i=0}^{n-1} w^{2i}=\Bigsum_{k=0}^{n-1} \Bigsum_{i=0}^{n-1} w^{2k}w^{2i}

2. Avec la périodicité, on peut voir que
w0=-wn/2
w1=-wn/2+1
etc
Donc les sommes se simplifient largement

Ptitjean

Posté par
raymond Correcteur
re : Complexes 27-10-09 à 09:53

Bonjour.

Je trouve le sujet assez délicat. Je t'expose mes premières conclusions.

On sait que \textrm |Z|^2 = Z\bar{Z}

Donc : \textrm |Z|^2 = \Bigsum_{p=0}^{n-1}w^{p^2}\times \Bigsum_{q=0}^{n-1}w^{(-q^2)}\\
 \\ 
 \\ = \Bigsum_{p=0}^{n-1}\Bigsum_{q=0}^{n-1}w^{(p^2-q^2)}\\
 \\ 
 \\ = \Bigsum_{p=0}^{n-1}\Bigsum_{q=0}^{n-1}w^{(p-q)(p+q)}

Si on écrit dans un tableau à double entrée les valeurs de p² - q² :

\textrm\begin{pmatrix}0&-1&-4&-9&-16&-25&-36&...\\1&0&-3&-8&-15&-24&-35&...\\4&3&0&-5&-12&-21&-32&...\\
 \\ 9&8&5&0&-7&-16&-27&...\\16&15&12&7&0&-9&-20&...\\25&24&21&16&9&0&-11&...\\36&35&32&27&20&11&0&...\end{pmatrix}

on s'aperçoit que

1°) la diagonale principale est remarquable : 0,0,0,...
2°) les diagonales parallèles symétriques sont identiques au signe près
3°) le long d'une de ces diagonales on repère des multiples.
Par exemple : 4 8 12 16 20 ... ou bien 9 15 21 27 ...

Montrons cette dernière propriété.

partons du terme correspondant à (p,q) = (p,0)
en suivant la diagonale, on rencontre ensuite : (p+1,1) (p+2,2) ... (p+n-1,n-1)

Cela donne pour p²-q² : p² , p(p+2) , p(p+4) , . . . , p(p+2n-2)

La somme correspondante donnera :

\textrm w^{p(p)} + w^{p(p+2)} + ... + w^{p(p+2n-2)} \\
 \\ 
 \\ = (w^{p})^{p} + (w^{p})^{p+2} + ... + (w^{p})^{p+2n-2}\\
 \\ 
 \\ = w^{p^2}\Big(1 + (w^{2p}) + ... + (w^{2p})^{n-1}\Big)

La somme entre crochets représente la somme des termes d'une suite géométrique de raison w2p

Deux cas fondamentaux : w2p = 1 ou w2p 1

a°) w2p = 1

Cela signifie que p = n/2 ce qui ne peut se produire que si n est pair.

Dans ce cas la somme des termes sur la diagonale "p" sera :

\textrm n\times w^{p^2} = n\times (-1)^p

Il faudra donc encore voir si p est pair ou impair.

a°) w2p 1

Là, c'est beaucoup plus simple. La somme vaut :

\textrm w^{p^2}\times \fra{1-(w^{2p})^n}{1-w^{2p}} = 0

Voilà. Maintenant, il faut mettre tout cela bout-à-bout.

En faisant les calculs directs, je trouve :

|Z1|² = 1

|Z2|² = 0

|Z3|² = 3

|Z4|² = 8

|Z5|² = 5

|Z6|² = 0

Le logiciel Maple me donne :

|Z7|² = 7

|Z8|² = 16

|Z9|² = 9

|Z10|² = 0

A toi de poursuivre.

Posté par
farouk
re : Complexes 27-10-09 à 23:16

merci raymond vous m'avez beaucoup aidé mais je pense que ce n'est pas demandé de faire les calculs moi je pense
qu'on peu dire selon la parité de p que le module de Z²=n ou n(1+(-1)^n/2)!!

Posté par
raymond Correcteur
re : Complexes 28-10-09 à 09:47

Te demande-t-on de calculer |Z|² ?



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