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Niveau école ingénieur
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Représentation polaire.

Posté par
Nashnash
26-11-09 à 20:04

Bonjour!
Voila l'exercice de mon TD qui me pose problème.. a vrai dire j'ai du mal a comprendre la question:

Exprimer sin3 en fonction de sin et cos de multiples de (utiliser la formule de Moivre sur un nombre z de module 1 qu'on élève d'abord au carré pour calculer les carrés de sin et cos puis au cube).

merci a ceux ou celles qui pourront m'éclairer..

Posté par
Hiphigenie
re : Représentation polaire. 26-11-09 à 20:36

Bonjour,

Que dit la formule : (cis )² = cis(2)

(cos + i sin )² = cos(2) + i sin(2)

(cos² - sin²) + 2i.sin cos = cos (2) + i sin(2)

Donc, en identifiant les parties réelles et imaginaires, on a  : cos(2) = cos² - sin²  et  sin(2) = 2 sin cos


Idem pour 3.

(cis )³ = cis (3)
...

Posté par
Hiphigenie
re : Représentation polaire. 26-11-09 à 21:28

La question est de pouvoir écrire sin³ en n'obtenant dans la réponse que des angles 2 ou 3.


J'en arrive à quelque chose comme ceci, mais je n'ai pas encore vérifié.

\textrm sin^3\theta = \frac{3.sin2\theta.cos3\theta}{2(2.cos2\theta - 1)} - sin3\theta

Posté par
Hiphigenie
re : Représentation polaire. 26-11-09 à 21:59

En bref, tu as 4 formules que je te donnes sous une forme intéressante pour la suite.
J'espère que tu les as trouvées ou que tu peux les retrouver.

sin3 = 3sincos² - sin³    (1)
cos3 = cos(4cos² - 3)    (2)
sin2 = 2sincos    (3)
cos2 = 2cos² - 1    (4)

De (1), tu extrais sin³ = 3sincos² - sin3 = 3(sincos).cos - sin3     (5)

De (3), tu extrais : sincos = \frac{sin2\theta}{2} que tu remplaces dans la parenthèse de (5).

Il ne reste qu'a trouver cos pour le remettre également dans (5).

Par (2), tu as : cos = \textrm \frac{cos3\theta}{4cos^2\theta - 3} = \frac{cos3\theta}{(4cos^2\theta - 2) - 1} avec 4cos² - 2 = 2cos2 (en utilisant (4))

Donc cos = \textrm \frac{cos3\theta}{2cos2\theta - 1} que tu remets comme prévu dans (5).

Et je crois que le tour est joué : \textrm sin^3\theta = \frac{3.sin2\theta.cos3\theta}{2(2.cos2\theta - 1)} - sin3\theta


Il y a probablement d'autres solutions possibles, mais restons-en là, si tu veux bien...

Posté par
Nashnash
re : Représentation polaire. 26-11-09 à 22:50

Alors je te remercie 1000 fois de t'être donné ce mal pour moi!

Cependant j'ai juste un petit soucis au niveau des formules...

Pas de problèmes pour la (3) et (4) mais j'ai du mal a trouver d'où sortent la (1) et (2)..

Posté par
Hiphigenie
re : Représentation polaire. 26-11-09 à 23:06

Moivre : (cos + i sin )³ = cos(3) + i sin(3)

cos³ + 3icos².sin - 3cossin² - i.sin³ = cos(3) + i sin(3)


(cos³ - 3cossin²) + i.(3cos².sin - sin³) = cos(3) + i sin(3)


Donc, en identifiant les parties réelles et imaginaires, on a  : cos(3) = cos³ - 3cossin² = cos³ - 3cos(1 - cos²) = 4cos³ - 3cos = cos(4cos² - 3)
et  sin(3) = 3cos².sin - sin³


Voilà pour (1) et (2)

Posté par
Hiphigenie
re : Représentation polaire. 26-11-09 à 23:08

N.B. : Il fallait savoir que (a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³

que i² = -1   et   que i³ = -i ...

Posté par
Nashnash
re : Représentation polaire. 26-11-09 à 23:12

Oui je viens de refaire mes calculs a l'instant ou je vois ton message!

Merci pour ton aide précieuse!

Posté par
Hiphigenie
re : Représentation polaire. 27-11-09 à 00:57

Après réflexion, je me suis dit qu'à part pour le plaisir intellectuel, cet exercice n'a aucun intérêt.
Mais en ce qui concerne les intégrales, il est parfois utile de linéariser des fonctions trigonométriques et entre autres, la fonction sin³x.

Moralité, de tout ceci, seule la formule (1) serait intéressante.
sin3 = 3sincos² - sin³ = 3sin(1 - sin²) - sin³ = 3sin - 3sin³  - sin³ = 3sin - 4sin³.

Autrement dit : sin3 = 3sin - 4sin³ ce qui donnerait : \textrm sin^3\theta = \frac{-1}{4} sin3\theta + \frac{3}{4} sin\theta.

Et cette formule-là est intéressante pour les maths ! L'autre, .... bof


Je te conseille de prendre bonne note de cette remarque

Je vais aller dormir  



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