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Niveau école ingénieur
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Arguments nombres complexes

Posté par
Voxlay
18-10-15 à 14:55

Bonjour, j'ai un exercice de mathématiques à terminer mais je suis bloqué.

Enoncé :

Soit z. On note x=Re(z),   y=Im(z),   r=|z|;
et on note l'argument principal de z c'est à dire l'unique réel tel que ]-;] et z=r*exp(i)

1) Donnez un exemple de nombre complexe z=x+iy dont arctan(y/x) n'est pas un argument.
2) Montrez que si x>0, alors =arctan(y/x)
3) Montrez que si ]-;], alors =2*arctan(sin/(1+cos))
4) Dans le cas où z n'est pas un réel négatif ou nul, exprimez en fonction de x et de y.


J'ai réussi la première question, mais je bloque dès la 2ème... Pouvez-vous m'aider ? Merci

Posté par
luzak
re : Arguments nombres complexes 18-10-15 à 15:19

Bonjour !
2. Tu as juste à vérifier que la valeur proposée est UN argument et qu'elle est dans l'intervalle voulu .
3. Compares les tangentes de \theta/2 et de la valeur proposée !

Posté par
Voxlay
re : Arguments nombres complexes 22-10-15 à 15:46

Bonjour ! Désolé de la réponse tardive, j'ai finalement réussi les 3 premières questions, merci

Je reste cependant bloqué pour la dernière..

Posté par
luzak
re : Arguments nombres complexes 22-10-15 à 18:13

Bonsoir !
Il suffit de calculer \sin\theta;\;\cos\theta à l'aide de x,y,r !

Posté par
thierry45mada
re : Arguments nombres complexes 24-10-15 à 19:16

Bonsoir.

luzak a "presque" raison.

On peut dire comme luzak qu'il suffit de calculer sin et cos à partir de x, y et r qui vaut (x²+y²).

Mais si tu veux une formule du genre =f(x,y), c'est un petit peu plus compliqué.
En fait, il faut distinguer les 3 cas x<0, x=0 et x>0
Le cas x=0 est trivial : =[signe(y)]/2
Dans chacun des 2 autres cas tu trouveras facilement une certaine - et simple - fonction de Arctan(y/x).

A +

Posté par
luzak
re : Arguments nombres complexes 24-10-15 à 19:36

Bonsoir !
Pas mon avis !
Pour les complexes qui ne sont pas réels négatifs, 2\arctan\dfrac{y}{x+\sqrt{x^2+y^2}} est une "formule" donnant l'argument principal de x+iy : aucun besoin de distinguer des cas. La seule exclusion est y=0;x\leqslant0.

Je crois même que cette formule est "officiellement" au programme des prépas !

Et c'est bien plus pratique que les \artan\dfrac{y}x avec les corrections en +k\pi selon les signes de x,y.

Posté par
thierry45mada
re : Arguments nombres complexes 24-10-15 à 21:45

Bonsoir.
Bien vu, luzak.
Reste encore un cas, mais bof!

A +

Posté par
Voxlay
re : Arguments nombres complexes 29-10-15 à 19:22

Bonsoir !

Merci de vos explications, mais j'avoue que j'ai du mal à comprendre.

Posté par
thierry45mada
re : Arguments nombres complexes 31-10-15 à 20:43

Bonsoir Voxlay,

Quelques mots d'explication.

Trouver l'argument sur ]-;] d'un complexe x+iy peut se faire de deux façons :

Méthode 1 (classique)
Si x est nul, alors = signe(y)/2
Si x n'est pas nul on calcule d'abord l'angle = Arctan(y/x) qui donne entre -/2 et /2.
Puis on regarde le signe de x :
   Si x>0, =
   Si x<0 et y>0 alors =+
   Si x<0 et y<0 alors =-

Méthode 2
On peut "résumer" toutes les options décrites plus haut par une formule simple : =2Arctan{y/[x+(x²+y²)]}.

Tu peux comprendre visuellement cette formule en considérant un cercle de centre O (rayon quelconque), un diamètre AB, M un point du cercle et H sa projection sur l'axe OB. OB est l'axe des abscisses du repère orthonormé d'origine O.
Le point M a pour coordonnées x et y. Le rayon du cercle vaut donc R = (x²+y²)
Le point H a pour coordonnées x et 0.
L'angle cherché () est (MOB). On voit que tan()=y/x
On sait (règle sur l'angle inscrit et l'angle au sommet interceptant un même arc de cercle) que l'angle (MAB) vaut la moitié de l'angle (MOB).
L'intérêt de (MAB) est qu'il est compris entre -/2 et /2.
Tan(MAB)=y/(AH)=y/(AO+OH)=y/(OH+R)=y/[x+(x²+y²)]
Donc (MAB)=Arctan{y/[x+(x²+y²)]}
Or (MAB)=/2
D'où la formule : =2Arctan{y/[x+(x²+y²)]}

A +



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