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Niveau Licence Maths 1e ann
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Complexe et bijection

Posté par
tintin22
15-11-21 à 19:12

Bonjour,
Pourriez-vous m'aidez à réaliser cette exercice s'il vous plaît?

Soient a, b ,c et d dans \mathbf{R}, tels que c ≠ 0.
On définit la fonction

f : z\in \mathbf{C} \rightarrow \frac{az + b}{cz + d}

Toutes les réponses doivent être donné en fonction des paramètres a, b, c et d.

a) Donner l'ensemble de définition \mathbf{D_f} de f

b)Résoudre dans \mathbf{C} l'équation à 2 inconnues f(z) = f(z')

c)
\text{Soit w} \in\mathbf{C}. \text{Résoudre l'équation f(z) = w où l'inconnue z est dans} \mathbf{D_f}\text{. En déduire l'image Im f de f lorsque f n'est constante}

d) Sans justifier, donner une condition pour que la fonction f réalise une bijection de \mathbf{D_f} vers Im f.

Je vous remercie d'avance pour toute l'aide et le temps que vous m'apporterez

Posté par
ty59847
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 19:16

Ok, là tu as recopié uniquement l'énoncé de l'exercice.
Tu as oublié de recopier ce que tu as fait.

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 19:37

Oui excusez moi, je n'ai pas fait grand chose j'ai juste des pistes que je ne vois pas comment exploiter...

a)\mathbf{D_f}\text{ = a, b, c, d}\in \mathbf{R}, c ≠ 0, d ≠-cz

b)je pense qu'on doit dériver z et regarder l'égalité

c) On doit isoler z sauf que je n'y arrive pas...

d) je n'y ai pas réfléchi encore.

Posté par
bernardo314
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 19:53

Bonsoir,

a)  le domaine de définition  est  l'ensemble des   z  où ta fonction existe, donc  donne nous juste   l'ensemble ...

b)  non tu ne dérives , il semble que  z=z'  soit UNE solution donc tu essayes d'isoler   z-z' ...

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 19:59

Oui mais la fonction n'existe pas si c = 0 ou encore d= -cz c'est à cause de cela que je ne vois pas comment donner un ensemble de définition juste.

b) Je vous remercie je vais déjà essayer de le faire.

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 20:10

Je viens d'essayer de faire la b)

\frac{az + b}{cz +d} = \frac{az' + b}{cz' +d}

Donc j'ai multiplié par cz +d
puis par cz'+d
et je trouve zz'(ac + ad +bc) = zz' (ac+ ad + bc)
Mais je pense qu'il faut aussi ^prendre a, b, c et d différent... alors je vais recommencer

Posté par
ty59847
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 20:53

Domaine de définition de f.

Si j'écris :
Soit f la fonction de C vers C, définie par : f(x)= \dfrac{ax+b}{cx+d}

Est-ce que c'est un peu plus clair ?

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 21:22

Euh oui je comprends même avec c'est juste que un ensemble de définition, c'est l'ensemble des réels qui admettent une image de la fonction f or si c = 0 f n'est pas défini, ainsi que si d = -cz
Et donc c'est à cause de cela que je ne vois pas l'intervalle,
Sinon j'aurai pu dire \mathbf{D_f}\text{= pour tout a,b,c et d }]-\infty;+\infty[

Je ne sais si avec ce que je pense, si je peux écrire cela :

\mathbf{D_f}\text{= pour tout a,b et d }\mathbf{R}\text{ , et c}\in \mathbf{R^*}

Posté par
lafol Moderateur
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 22:26

Bonjour
f étant définie de C dans C, Df sera une partie de C
c'est l'ensemble des z tels que f(z) existe, pas un ensemble de a,b,c,d ou je ne sais quoi !

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 22:30

Oui je suis d'accord mais toute mes réponses doivent être donné en fonction de mes paramètres a, b, c et d c'est pour cela que le problème du c= 0 se pose....

Posté par
ty59847
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 23:16

f(z) est définie, à partir du moment où le dénominateur ne s'annule pas.
On doit donc envisager 3 cas :
- le cas le pire : si c et d sont nuls tous les 2 !   Dans ce cas f(z) n'est définie pour aucune valeur de z.
- le cas que tu évoques : si c est nul, et d est non nul. Dans ce cas f(z) est définie ... ... ...
- et enfin le cas général : si c est non nul, alors f(z) est définie pour z ... .... ...

A toi de remplacer les ... ... ... par les bonnes réponses.

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 23:22

@ty59847, en reprenant ton message,
On doit donc envisager 3 cas :
- le cas le pire : si c et d sont nuls tous les 2 !   Dans ce cas f(z) n'est définie pour aucune valeur de z.
- le cas que tu évoques : si c est nul, et d est non nul. Dans ce cas f(z) est définie pour tout z = \frac{az + b}{d}
- et enfin le cas général : si c est non nul, alors f(z) est définie pour z =
\frac{az + b}{cz+ d}

Je ne sais pas si ce qui était attendu par vos point de suspension mais c'est ce qui me parait le plus logique. Je vous remercie de votre aide.

Posté par
ty59847
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 23:40

L'expression 'f(z) est définie' a un double sens en maths.

f(z) est définie par ....      : c'est comme ça que tu l'interprètes. Ok. C'est un truc qui existe en maths, mais ce n'est pas ce qui nous intéresse dans cet exercice.

f(z) est définie : éventuellement, sans rien derrière.
Ca veut dire, en gros : f(z) existe.
Et quand on parle de domaine de défini tion, on demande : à quelle condition sur z est-ce que f(z) existe.

Donc, dans ce contexte, on doit avoir une phrase du type : f(z) est défini quand ... ... ...
Comprendre : f(z) existe quand ... ... ...

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 15-11-21 à 23:48

Je vais paraître bête mais j'ai compris ce que vous vouliez dire par 'défini' mais du coup je ne vois par quoi remplacer vos pointillés… Je suis vraiment désolé de vous posez tant de problème, mais je préfère dire vraiment que je n'ai pas compris que de faire semblant.

Posté par
carpediem
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 09:56

salut

n'as-tu pas appris au collège quand on pouvait faire une division (ou écrire un quotient) ...

PS : z est la variable .... a, b, c et d sont des paramètres : nombres donnés à l'avance mais dont on ne connait pas la valeur ...

Posté par
ty59847
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 10:04

f(z) est définie quand cz+d est non nul.
Et comme on cherche l'ensemble de définition, l'ensemble des z qui conviennent, si c est non nul, c'est quand z \neq \frac {-d}{c}

si   c \neq 0 alors D_f = \C - \{{\frac{-d}{c} }\}

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 10:04

Bien sûr que si, mais je ne vois pas là maintenant toute suite a quoi sa mais utile car je dois donner un ensemble de définition en fonction de mes paramètres a, b, c et d d'où ma réponse

tintin22 @ 15-11-2021 à 23:22

@ty59847, en reprenant ton message,
On doit donc envisager 3 cas :
- le cas le pire : si c et d sont nuls tous les 2 !   Dans ce cas f(z) n'est définie pour aucune valeur de z.
- le cas que tu évoques : si c est nul, et d est non nul. Dans ce cas f(z) est définie pour tout z = \frac{az + b}{d}
- et enfin le cas général : si c est non nul, alors f(z) est définie pour z =
\frac{az + b}{cz+ d}


Ce qu'il y a en gras

Posté par
carpediem
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 10:26

tintin22 @ 15-11-2021 à 19:12

Toutes les réponses doivent être donné en fonction des paramètres a, b, c et d.
certes mais s'il n'y a pas de a, b, c ou d qui interviennent dans la réponse ben tu n'auras pas de a, b, c ou d !!!

f(z) = \dfrac {az + b}{cz + d avec c \ne 0  (énoncé)

en reprenant le msg de lafol :

f(z) existe \iff cz + d \ne 0 \iff ...

et la réponse à cette question ne dépend que de c et d !!!

Posté par
carpediem
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 10:27

carpediem @ 16-11-2021 à 10:26

tintin22 @ 15-11-2021 à 19:12

Toutes les réponses doivent être donné en fonction des paramètres a, b, c et d.
certes mais s'il n'y a pas de a, b, c ou d qui interviennent dans la réponse ben tu n'auras pas de a, b, c ou d !!!

f(z) = \dfrac {az + b}{cz + d} avec c \ne 0  (énoncé)

en reprenant le msg de lafol :

f(z) existe \iff cz + d \ne 0 \iff ...

et la réponse à cette question ne dépend que de c et d !!!

Posté par
ty59847
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 11:21

Quand tu écris : f(z) est définie pour  z = \frac{az + b}{cz+ d}

Il y a une faute de français. ce n'est pas 'pour' qui devrait être utilisé, mais 'par'.
f(z) est définie par  z = \frac{az + b}{cz+ d}

Je demandais à compléter une phrase qui commence par :  f(z) est définie pour  ... ...  

Donc, ce qu'on attend derrière, c'est l'ensemble des z pour lesquels f(z) est défini.

Les mots ont un sens. PAR et POUR ne sont pas interchangeables.

Quand tu étais au collège ou au lycée, les profs avaient la consigne de donner systématiquement des bonnes notes, même quand les élèves écrivent des choses fausses.
C'est dommage. Tu te retrouves en fac de maths, alors que tu as des difficultés sur des notions de classe de seconde ou de collège.

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 17:32

OUi désolé....
Si je reprends,
a) z n'est pas défini quand cz + d =  0, soit quand z = -d/c
Donc on l'exclu de l'ensemble de définition qui est C.
Donc l'ensemble de définition est \{-d/c}.

b)On cherche des couples zz' donc posons z' en fonction des paramètres a', b', c' et d'.

f(z) = f(z') quand :
_a, b, c et d sont égales à a', b', c' et d' mais du coup ce n'est pas un coule zz'....
Donc je ne vois pas comment faire car je n'arrive pas a isoler zz' dans mon équation...

c) f(z) = w
Donc j'ai trouvé que \text{z = }\frac{wd -  b}{a - wc}
Mais comme a intervient au dénominateur je ne sais pas si z appartient toujours à l'ensemble de définition.
Je ne vois pas comment trouver Im f de f lorsque f n'est pas constant.

d) Je n'y est pas encore réfléchi

Posté par
carpediem
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 17:54

ty59847 @ 16-11-2021 à 11:21


f(z) est définie par  z = \frac{az + b}{cz+ d}
non il manque un f :

la fonction f est définie par f(x) = ...

tintin22 @ 16-11-2021 à 17:32

a) z n'est pas défini quand cz + d =  0
ne veut rien dire :

f(z) n'existe pas quand (ou si et seulement si) cz + d = 0

donc...

b/ c'est du n'importe quoi : la fonction f est définie et fixée !! à partir des coefficients a, b, c et d et ils ne changent plus et il n'y en a pas d'autres !!

f(z) = f(w) \iff \dfrac {az + b}{cz + d} = \dfrac {aw + b}{cw + b} \iff ...

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 20:00

b) f(z) = f(z')

\frac{az + b}{cz +d} = \frac{az'+b}{cz'+d}\Leftrightarrow \text{(az+b)(cz'+d) = (az'+b)(cz+d)}\Leftrightarrow \text{zz'(a+ b/z)(c+ d/z') = zz'(a+ b/z')(c+ d/z)}
Apres je ne sais pas comment simplifier plus mais je vois et je sais que z=z'


@Carpediem vous parliez de la question b? Nous sommes d'accord? je pose cette question car le w et utiliser dans la question c.
Ce que j'ai fais dans la question c est juste ?

Posté par
carpediem
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 20:37

oui j'ai mis un w à la place de z' ...

non ça ne va pas : développe simplement les deux produits et simplifie ...

puis regroupe tout dans un membre et factorise ... convenablement ...

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 16-11-21 à 22:24

Je ne vais pas tout écrire mon raisonnement,
mais la je suis arriver à :
z(ad-cb)=z'(ad-cb)
Je ne vois pas comment simplifier plus mais on peut voir que z=z'

Posté par
carpediem
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 14:22

ce qui s'écrit encore (z - z')(ad - bc) = 0

et on retourne au collège pour se rappeler à quelle condition un produit est nul ...

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 14:32

Je vous remercie, pouvez vous m'aidez pour la deuxième partie de la question c et d s'il vous plaît?

tintin22 @ 16-11-2021 à 17:32


c) f(z) = w
Donc j'ai trouvé que \text{z = }\frac{wd -  b}{a - wc}
Mais comme a intervient au dénominateur je ne sais pas si z appartient toujours à l'ensemble de définition.
Je ne vois pas comment trouver Im f de f lorsque f n'est pas constant.

d) je ne vois pas comment faire

Posté par
carpediem
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 14:40

il faudra évidemment finir l'autre ...

pour c/ : ok mais uniquement si w \ne ...  ?

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 14:45

uniquement si  w \ne \frac{-a}{c}   D'accord pour cela je vous remercie , mais je ne vois pas comment trouver l'image f de f quand f n'est pas constant, quand la fonction f est constante Im(f) = \frac{b}{d}. Faut-il calculer des limites ?

Posté par
carpediem
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 14:54

une petite erreur de signe ...

donc pour tout w a/c tu sais qu'il existe un z tel que f(z) = w

donc si f n'est pas constante quelle peut bien être l'image de f ?

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 14:58

Donc si f pas constant l'image de f dépend de z donc l'image serai tout simplement \frac{az + b}{cz + d}?
C'est cela?

Posté par
verdurin
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 21:16

Bonsoir tintin22.
Non c'est pas ça.
L'image de f est l'ensemble des valeurs prises par f(z) quand z parcourt C\{-d/c}.
Et cet ensemble n'est jamais C quand c0.

Pour donner un exemple simple, si on prend f(z)=\dfrac1z  il est facile de voir que \forall z\in\C\quad f(z)\neq0

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 21:25

Bonsoir verdurin.

Donc si j'ai compris, ce qui n'est pas sûr...

Im f = \frac{az + b}{cz + d}\quad\forall z\in\C\quad cz +d\neq0

Posté par
ty59847
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 21:39

Si tu lis ça à voix haute, ça donne quoi ?
Avec les mots de liaison (tel que, pour , avec ... )

Par ailleurs, Im f, c'est quoi, c'est de quelle nature ?
- une partie de R ?
- une partition ?
- un segment ?
- une partie de C ?
- un disque ?

Parce que c'est ça la question, on nous demande ce que c'est Im f .
Une réponse sous forme de phrase, plutôt qu'une espèce de formule illisible, c'est pas mal non plus.

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 21:51

ty59847 @ 17-11-2021 à 21:39

Si tu lis ça à voix haute, ça donne quoi ?
Avec les mots de liaison (tel que, pour , avec ... )

Par ailleurs, Im f, c'est quoi, c'est de quelle nature ?
- une partie de R ?
- une partition ?
- un segment ?
- une partie de C ?
- un disque ?

Parce que c'est ça la question, on nous demande ce que c'est Im f .
Une réponse sous forme de phrase, plutôt qu'une espèce de formule illisible, c'est pas mal non plus.



Donc avec une phrase cela donne Im f est une partie de C pour tout les z tel que cz + d 0

Posté par
verdurin
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 22:02

Im(f)=\Bigl\lbrace y=\frac{az+b}{cz+d}\ \vert\  z \in\C\setminus\lbrace\frac{-d}{c}\rbrace\Bigr\rbrace

En d'autre termes il s'agit de savoir quand l'équation y=\frac{az+b}{cz+d}   d'inconnue z admet une solution.

On peut remarquer que ça dépend de la valeur de y.

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 22:07

est-ce-que je dois trouver pour quel y, z admet une solution?
Si oui cela revient bien à la question b mais au lieu d'avoir w, on a y?

Pour la question d) on doit donner une condition sans justification pour que f réalise une bijection Df vers Im de f.

Mais, je ne vois pas comment faire, voulez-vous bien m'aidez s'il vous plaît?

Posté par
verdurin
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 22:13

Un autre exemple.
On prend a=2 ; b=3 ; c=1 ; d=4 et y=2.

Que penses tu de l'équation \dfrac{2z+3}{z+4}=2\ ?

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 22:21

Si on isole z

On trouve z = -9
On calcule la valeur exclue soit -d/c : -4/1 =-4

-9 -4 donc f(z) existe bien

Posté par
verdurin
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 22:41

Une vérification en prenant z=-9.

\dfrac{2\times(-9)+3}{-9+4}=\dfrac{-15}{-5}=3\neq2.

Donc -3 n'est pas solution de l'équation \dfrac{2z+3}{z+4}=2.

Essaye de poster tes calculs pour résoudre cette équation.

Posté par
verdurin
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 22:42

Correction

Citation :
Donc -9 n'est pas solution de l'équation \dfrac{2z+3}{z+4}=2.

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 22:59

\frac{2z + 3}{z + 4} = 2  ==> \frac{2z + 3 -2z -8}{z + 4} = 0 ==>  
 \\  -5 = z + 4 ==> z = -9

Je ne vois pas d'erreur de calcul,

Donc on peut donner une condition pour la bijection de Df vers Im de f avec ce calcul??

Posté par
verdurin
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 23:31

Il y  a une erreur de calcul : 0\times(z+4)=0 qui est souvent différent de z+4 .
Et ta dernière égalité devrait-être -5=0.

Pour voir que ton calcul est faux il suffit faire la vérification que je postai plus haut, en remplaçant z par -9 on ne trouve pas 2.

Posté par
tintin22
re : Complexe et bijection 17-11-21 à 23:42

D'accord,
mais là je suis d'accord le résultat = -5 mais ne dépend plus de z alors je ne vois pas où vous voulez en venir...

Posté par
verdurin
re : Complexe et bijection 18-11-21 à 09:01

Je veux en venir au résultat suivant : quelque soit le complexe z on a  \dfrac{2z+3}{z+4}\neq2.

On peut voir aussi que si y\neq 2 l'équation d'inconnue z

\dfrac{2z+3}{z+4}=y

a une unique solution.

Et la conclusion :
l'image de \C\setminus\lbrace-4\rbrace par la fonction z\mapsto \frac{2z+3}{z+4} est \C\setminus\lbrace2\rbrace

Après il faut généraliser ce résultat . . .



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