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Niveau école ingénieur
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Carré d'une exponentielle complexe

Posté par
asmidoth
29-11-16 à 20:18

Bonjour/Bonsoir,

Petite bizarrerie rencontrée en faisant une démonstration en physique, j'aimerais savoir s'il est légitime de faire une certaine opération... (promis, il n'y a pas de physique dans ce qui suit)

Depuis Euler:
e^i^x=cos(x)+i.sin(x)

or, si on suppose un nombre complexe z tel que :
z=a+ib

Alors sa norme vaut:
||z|| = \sqrt{a²+b²}

Si on veut chercher la norme de notre exponentielle de départ :
||e^i^x||=\sqrt{cos²(x)+sin²(x)}

Cela nous donne:
||e^i^x||=1

Jusqu'ici je pense que tout le monde devrait être d'accord avec moi.

Mais si on veut prendre le carré de notre exponentielle complexe (besoin pour calculer des intensités d'ondes), alors on aurait:
||e^i^x||^2=cos²(x)+sin²(x)

Le souci que je rencontre, c'est que dans le cours sur lequel je bosse, il est écrit des choses comme ça :
(e^i^x)²

Cela laisse penser les choses suivantes :
||e^i^x||^2=1
||e^i^x||^2=(e^i^x)^2
(e^i^x)^2=(e^i^2^x)

Donc on arrive à la relation qui me pose problème, la suivante:
(e^i^2^x)=1

Je ne sais pas s'il est légitime de l'utiliser telle qu'elle est... Tout laisse penser que oui, mais je trouve quelque chose bizarre ! J'ai l'impression d'inclure une convention de notation dans un développement mathématique à mon insu pour arriver à ce résultat...

Merci pour m'avoir lu, et double merci à ceux qui me répondront.

Posté par
gerreba
re : Carré d'une exponentielle complexe 29-11-16 à 20:34

Bonsoir : Cela laisse penser ....  La 2ème égalité est fausse!!

Posté par
jsvdb
re : Carré d'une exponentielle complexe 29-11-16 à 22:34

Bonsoir asmidoth
je te confirme que :

(e^{ix})^2 = e^{2ix}

||(e^{ix})^2|| = ||e^{2ix}|| =||e^{ix}||^2=1

Mais en aucun cas ||e^{ix}||^2=(e^{ix})^2 : ce serait écrire qu'un complexe non réel est égal à un réel.

Posté par
verdurin
re : Carré d'une exponentielle complexe 29-11-16 à 23:41

Bonsoir,
« En aucun cas » est une exagération.
Il y a des valeurs de x telles que ||e^{ix}||^2=(e^{ix})^2 par exemple  x=k\pi\quad k\in\Z

Posté par
jsvdb
re : Carré d'une exponentielle complexe 29-11-16 à 23:49

Bonsoir verdurin.
Effectivement il eût été plus rigoureux de dire que \blue (\forall x \in \R)( ||e^{ix}||^2=(e^{ix})^2) est une proposition "fausse".
Et comme la mathématique ne connaît que ce qui est "vrai", alors la relation \blue (\exists x \in \R)( ||e^{ix}||^2 \neq (e^{ix})^2) est un théorème.

Posté par
verdurin
re : Carré d'une exponentielle complexe 30-11-16 à 00:20

On peut même dire :
pour « presque toutes » les valeurs de x :
(e^{ix})^2\neq1

Avec « presque toutes » signifiant « toutes, sauf un ensemble de mesure nulle »

Posté par
lionel52
re : Carré d'une exponentielle complexe 30-11-16 à 10:25

Je pense que oui c'est une notation pour pas écrire les normes à chaque fois...

Posté par
jsvdb
re : Carré d'une exponentielle complexe 30-11-16 à 10:53

Ah ! ok !
Mais enfin ! Ce ne serait pas plus compliqué d'écrire le module comme ça : |z| de façon traditionnelle que de se triturer le cerveau à chercher comment éviter de noter ||z|| (qui n'est pas traditionnelle) en le remplaçant par (z) (qui ne l'est pas plus !).

Posté par
jsvdb
re : Carré d'une exponentielle complexe 30-11-16 à 10:55

asmidoth @ 29-11-2016 à 20:18

Petite bizarrerie rencontrée en faisant une démonstration en physique

Je comprends mieux maintenant !

Posté par
carpediem
re : Carré d'une exponentielle complexe 30-11-16 à 11:40

salut

lorsqu'on on sait que |z|^2 = z \bar z alors l'erreur est évidente ....



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