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Niveau Reprise d'études
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Racines 4ème d'un nombre complexe

Posté par
Autodidacte33
04-11-21 à 00:14

Bonjour tout le monde,

Je bloque sur l'exercice  suivant :

Citation :
Déterminer les racines 4èmes du nombre complexe -119+120i


J'ai tenté ceci mais ça n'aboutit pas à grand chose:

\large\begin{array}{cl} -119+120i &= 120(-1+i)+1\\\\&=120e^{i3\pi/4}+1\\\\&=120e^{i3\pi/4}+e^{i8\pi/4}\\\\&=e^{i3\pi/4}(120+e^{i5\pi/4})\end{array}

Alors:

\large z^4=-119+120i \iff z^4= e^{i3\pi/4}(120+e^{i5\pi/4}) \iff \left(\dfrac{z}{e^{i3\pi/16}}\right)^4=120+e^{i5\pi/4}

Là je bloque, je pense qu'il y a une astuce que je n'arrive pas à trouver.

Des indications  seraient les bienvenues

Merci d'avance

Posté par
Zormuche
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 00:28

Bonsoir

Je ne sais pas s'il y a une astuce, mais il y a une méthode systématique pour trouver les racines n-ièmes d'un nombre complexe : la forme exponentielle

Posté par
Autodidacte33
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 00:33

Salut,

Merci pour la réaction

Oui justement, c'est ce que j'essaye de trouver, mais sans succès:

\large-119+120i = 120(-1+i)\red{+1} \large\black{=120e^{i3\pi/4}}\red{+1}

C'est ce +1 qui pose problème , je n'arrive pas à m'en débarasser.

Posté par
Zormuche
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 00:43

Ce n'est pas comme ça qu'on détermine la forme exponentielle d'un nombre complexe
On calcule d'abord son module

Posté par
Autodidacte33
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 00:52

Bon, il est assez clair que la méthode classique ne marchera pas ici, le module est 169 , et on se trouve avec une expression bien plus compliquée :
-119+120i=169 \left(-\dfrac{119}{169}+\dfrac{120}{169}i\right)

Posté par
lake
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 09:45

Bonjour,

Si on est dans un cas où les calculs sont "simples", un peu de "nez" ne fait pas de mal :

  (5+12i)^2=?

  (3+2i)^2=?

Posté par
carpediem
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 10:00

salut

et pour compléter et expliquer comment lake sort cela de son chapeau il suffit de connaitre ses identités remarquables et développer (a + ib)^2 ...

PS : du nez ... et aussi un peu de calcul mental ... et aussi connaitre ses carrés ...

Posté par
alb12
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 14:08

salut,
tu peux utiliser (2 fois) cette methode:
(x+i*y)^2=A+i*B ssi (x^2+y^2=sqrt(A^2+B^2) et x^2-y^2=A et signe(x*y)=signe(B)

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 17:11

Bonjour,
Je vote pour alb12

Posté par
Pirho
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 21:38

Bonsoir,

personnellement, en cherchant pas mal, j'avais utilisé la même méthode que lake et "ça va tout seul"  uniquement à l'aide d' identités remarquables

Posté par
Autodidacte33
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 21:59

Bonsoir,

Je remercie tout le monde.

En effet, celle de alb12 marche très bien, je l'ai notée, merci à toi

Je trouve : 2-3i  , -2+3i  , -3-2i \text{ et }  3+2i

Cordialement 😊

Posté par
Autodidacte33
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 22:03

Salut Pirho,

Ça revient au même je pense, non? C'est juste que la méthode de alb12 nous évite de "tâtonner".

Posté par
Pirho
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 04-11-21 à 22:12

Bonsoir Autodidacte33

personnellement quand "on peut voir" dès le début, je procède toujours par factorisation ; ça simplifie les choses et ne demande que la connaissance d'identités remarquables

Posté par
carpediem
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 05-11-21 à 09:31

la méthode de alb12 est la traduction mathématique  "au pied de la lettre" de l'égalité : z^2 = w ...afin de résoudre cette équation ...

quand on peut s'en passer avec un peu de calcul mental et les identités remarquables ben tant mieux ... (qui traduit simplement (l'accumulation de) la connaissance et de savoir et savoir-faire)

l'important est d'avoir toujours notre roue de secours sur soi pour revenir à la méthode générale quand rien ne nous apparait)

Posté par
GBZM
re : Racines 4ème d'un nombre complexe 05-11-21 à 11:22

Bonjour Autodidacte,

Quelle que soit la méthode, il te fallait calculer le module, et tu as trouvé 169.
Ici, ça fait tilt : 169, c'est le carré de 13. Et 13 se décompose facilement en somme de deux carrés : 13=2²+3². On essaie 2+3i, ça donne le conjugué de ce qu'on veut ; donc 2-3i marche. Les autres racines viennent par multiplication itérée par i (racine quatrième primitive de l'unité).

On est dans l'attente de ce genre de "miracle", parce qu'on se dit que la personne qui a posé l'exercice n'est pas complètement sadique et que la réponse doit être simple, un entier de Gauss.



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