Bonjour/Bonsoir tout le monde
J'ai un exercice que je n'arrive pas à résoudre.
Exercice
Soit z un complexe tel que |1+z| < 1/2
Montrer que |1+z²| > 1
Merci d'avance pour votre aide
****** forum modifié, fais attention la prochaine fois STP ****
salut
il y a la méthode bourrin pour laquelle on pose z = x + iy
puis il y a la méthode fine (fort probablement géométrique) ... mais je ne vois pas ...
enfin peut-être utiliser la notation exponentielle d'un complexe ...
Bonjour,
Une solution "géométrique" qui passe par les arguments et que l' on peut trouver discutable:
Soit le point d' affixe
et
le point d' affixe
Ecrire que revient à écrire que
appartient au disque de centre
et de rayon
.
Avec les deux tangentes à ce disque issues de en
et
, on a donc:
On en déduit:
Autrement dit, le point d' affixe
"vit" dans la région limitée par les deux demi droites en rouge sur la figure.
Cette région étant extérieure au disque de centre et de rayon
, on a bien:
Je le répète: très discutable et un peu trop visuel pour être honnête...
On a même mais ce serait un autre exercice...
oui c'est ce que j'avais en tête ... et ça n'est pas trop visuel ... c'est visuel !! car le principe du visuel c'est d'être visuel !!!
et quand je disais je ne vois pas c'est d'avoir un argument simple pour justifier le résultat plutôt que de passer par les arguments ... (qui est cependant relativement simple ... visuellement !! et mathématiquement !!)
ha mais avec une figure !!
d'après l'inégalité triangulaire
damned ça ne marche toujours pas ...
C' est plutôt à la fin: mieux mais ça ne suffit encore pas
J' ai beaucoup cherché en partant des modules/longueurs (en y passant du temps...); je ne suis arrivé à rien de concluant...
soit M dans le demi-plan supérieur et notons D le point d'intersection (-1/2, 0)
yyyyyyyyyyyyyyyeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeesssssssssssssssssssssssssssssssssss
on y croit (on prie pour qu'il n'y aie pas d'erreur )
7MK tu es vraiment encore en Terminale ? parce que ça parait bien difficile pour un niveau
Terminale cet exercice !
si non, mets ton profil à jour.
>>carpediem
Je crois que 18h34 est bon avec la symétrie du problème par rapport à l' axe des réels
Juste une erreur de frappe: au début
Reste plus qu' à montrer que (atteint pour
)
bon je vais essayer ... merci ...
j'avais pensé à la forme trigo ... mais j'avoue que je n'ai pas cherché réellement ...
(en plus je suis quasi persuadé l'avoir fait l'année dernière ""simplement"" mais je ne le retrouve plus)
Ok merci à lake et carpediem
Il n'y a donc pas d'autre méthode à part la méthode géométrique ?
Glapion je viens juste d'avoir le bac , c'est un camarade qui m'a envoyé cet exercice .Cela doit être sûrement un exercice de 1ere année
Bonjour,
J'avais un début de solution géométrique mais j'arrive en retard. C'est possible de transcrire la solution proposée par carpediem en nombres complexes.
bravo à lake c'est un peu le procédé que je qualifiais de ""bourrin"" au sens calculatoire avec l'expression algébrique ... même si je suggérais l'expression exponentielle ... qui permet finalement d'avoir une solution assez simple
pour en revenir à ton pb avec (mais effectivement ce n'est plus du niveau lycée)
plutôt que de considérer le cercle peut-être considérer le disque D(A(-1), 1/2) (ouvert/fermé)
f est holomorphe (donc ouverte) sur C donc sur le disque D et l'image f(D) de D est donc un ouvert/fermé qui contient f(-1) et le principe du maximum devrait permettre de conclure
et ça devrait permettre de conclure par connexité : l'image du cercle est une courbe fermée ...
enfin faudrait regarder tout cela plus rigoureusement ... c'est bien loin tout ça ...
Bonjour,
Partie quelques jours sans Internet mais avec l'énoncé et vos idées, je propose deux solutions pas vraiment inédites.
La première est la traduction algébrique de la solution "avec y 0" de carpediem. C'est un peu tordu mais répond un peu à " Il n'y a donc pas d'autre méthode à part la méthode géométrique ? "
z2 + 1 = (z+i)(z-i) . On va minorer |z+i| puis |z-i| .
Avec z = x+iy et |z+1| < 1/2 , on a (x+1)2 + y2 < 1/4 .
D'où (x+1)2 < 1/4 ; donc -1/2 < x+1 < 1/2 ; donc x < -1/2 . Enfin x2 > 1/4 .
|z+i|2 = x2 + y2 + 2y + 1 . Si y 0 alors |z+i|2 > 1/4 + 1 .
Pour |z-i| , on utilise |z-i| = |i-z| et (i-z) + (z+1) = 1+i .
|1+i| |z-i| + |z+1| < |z-i| + 1/2 .
D'où 2 < |z-i| + 1/2 qui donne |z-i|
2 - 1/2 .
Par produit |z2 + 1| > ( 2 - 1/2)
(
5)/2 > 1 .
Si y < 0 , en posant , on a |z'+1| = |z+1| et |z'2 + 1| = |z2 + 1| avec y' > 0 .
Un autre message va suivre pour la seconde solution plus "visuelle" à priori.
Finalement, en mettant au propre, plus de visuel du tout !
Avec z = x+iy et x, y réels. 1+z2 = (1+x2- y2) + 2xy i .
|1+z2|2 = (1+x2- y2)2 + 4x2y2 = 1 + 2(x2- y2) + (x2- y2)2 + 4x2y2
|1+z2|2 = 1 + 2(x2- y2) + (x2+ y2)2 .
Or x2 > 1/4 démontré dans le message précédent.
Et y2 < 1/4 encore plus évident à partir de (x+1)2 + y2 < 1/4 .
D'où x2 - y2 > 0 .
Trop beau pour être vrai ?
Pas vu d' erreur; finalement les modules avec les cartésiennes sont rentables!
11h37 me plait bien
Je me demande si on ne peut pas aller jusqu'à (au lieu de1) avec tes méthodes...
Pour la solution de 11h37, je pensais avoir à utiliser du "visuel" pour x2-y2 > 0 .
Finalement tout vient de x2 > 1/4 que j'ai démontré pour l'autre méthode (mais deviné en utilisant une figure...).
C'est toujours étonnant d'aboutir à une solution presque élémentaire, en tout cas du niveau terminale, après plusieurs phases de simplification à partir de mon cheminement de départ très alambiqué.
En fait, seul est utilisé (x+y)(x-y) > 0 .
Pour aller jusque 5/4 , Il y a peut-être moyen d'obtenir quelque chose comme
(ax+y)(ax-y) 0 avec a = tan(
/6)
J'ai remarqué que (5/4)2 = 25/16 = 1 + (3/2)4 .
bravo pour ces efforts ...
je suis presque surement au sens probabiliste sur de l'avoir déjà fait et sur ce site ... et il ne me semble pas avoir autant galéré ou avoir à jouer avec finesse sur les modules et des majorations/minorations comme tu l'as fait ... mais je ne trouve plus ...
Bon, je l' ai refait en partant de avec
et
et je suis bien arrivé (cette fois ci rigoureusement et en restant au niveau terminale) à
Si ça vous intéresse, je poste; bien sûr, c' est un peu "calculatoire"...
Rien d' extraordinaire mais on aboutit.
On part donc de avec
et
Après calculs, on obtient:
On étudie les variations de :
pour ,
On vérifie que sur ,
en sorte que est du signe de
sur
présente donc un minimum
en
et un maximum
en
et
Reste à étudier les variations de et
sur
du signe de
donc négatif sur
du signe de
donc positif sur
Sur ,
présente donc un minimum en
et
Sur ,
présente donc un maximum en
et
On a bien
On a de la chance: les calculs se passent très bien. Bon ça manque d'élégance...
il est vrai que ce n'est pas compliqué en soi ...
c'est effectivement de niveau terminale ... mais je ne pense pas qu'un terminale soit capable de mener de bout en bout l'ensemble sans aide
en tout cas
Voilà 5/4 et 13/4 démontrés sans géométrie
A mon avis, ce n'est pas par hasard que les calculs se passent bien. Il y a quelque chose de caché derrière, mais quoi ?
Sinon, l'exercice de départ est avec |z2+1|> 1 .
S'il y a une question intermédiaire genre " démontrer que x < -1/2 " , on peut considérer que c'est du niveau terminale ; mais est-ce intéressant ?
Bonjour,
La nuit porte conseil...
Le résultat, assez étonnant, sin = 0 correspond à y = 0
Autrement dit, sur le cercle de rayon r , minimum et maximum sont atteints pour y = 0 .
On doit pouvoir le retrouver à partir de mon |1+z2|2 = 1 + 2(x2- y2) + (x2+ y2)2 .
Pour ça, il faut aussi se placer sur le cercle de centre r avec r < 1/2 .
y2 = r2 - (x+1)2 et x [-1-r ; -1+r] .
" Après calculs, on obtient " :
gr(x) = |1+z2|2 = 8x2 + 4x(2-r2) + 4 + r4 - 4r2
gr '(x) = 16x + 4(2-r2) = 16 (x+1/2) - 4 r2
Or x -1+r < -1/2 donc gr '(x) < 0 et gr est décroissante sur [-1-r ; -1+r] .
Le maximum est gr(-1-r) et le minimum est gr(-1+r) .
On retrouve M(r) et m(r)
Et puis voilà encore une simplification pour la fin
Puisque les extrémums sont obtenus avec y = 0 :
z = x et z2+1 = x2+1 .
Avec -3/2 < x < -1/2 , il est facile d'encadrer x2+1 qui est le module de z2+1 .
Bonjour Sylvieg,
J' allais poster quelque chose dans ce genre là mais tu as tout dit!
On peut juste ajouter (mais rien de nouveau après ce que tu as posté) que les extremas étant sur le diamètre réel des cercles de centre et de rayon
, la fonction
qui devient la fonction d' une variable réelle
à un minimum pour
c' est à dire
(qui correspond à l' origine).
Rien d' étonnant à ce qu' on ait un minimum pour en
Je reviens juste sur ceci:
Et maintenant ?
On pose des questions intermédiaires (nombreuses), on claque au travers un calcul d' aire (qui tomberait un peu comme un cheveu sur la soupe) avec les deux courbes de et
et on a un joli problème de bac, non ?
certes oui ... mais je ne vois pas pourquoi on peut affirmer simplement que les extrema ont lieu pour M sur le cercle ...
évidemment une fois cela obtenu le résultat est simple ...
Bonjour,
Pas d'idée lumineuse cette nuit !
Une remarque sur
Tu as raison Sylvieg !
Je commence à écrire des bêtises; il est grand temps pour moi de lâcher ce topic !
Mais non, ça m'a donné envie d'approfondir encore.
Chercher quand les extrémums sont sur l'axe des abscisses.
Je subodore qu'il y a quelque chose de simple derrière tout ça. Ce 1/2 après être passé par 7
carpediem le pense aussi.
Sinon, plutôt qu'un problème de bac, j'aurais vu une énigme genre :
A est le point d'affixe - 1 . M est le point d'affixe z .
D est le disque, frontière comprise, de centre A et de rayon 2-2 .
Quel est le minimum et le maximum de |z2+1| pour M dans D ?
damned j'ai écrit une tautologie ... qui ne sert à rien ...
rien de simple ne vient ...
autre chose :
donc et par conséquent
..........et égalité lorsque
yesss je crois bien que j'y suis arrivé ... (enfin la moitié du boulot !!!)
on va prier pour qu'il n'y ai pas d'erreur
je vous laisse la majoration
encore plus simple !!!
or
donc .......... et égalité lorsque
put.... je me suis transcendé sur ce coup là
Je ne comprends pas:
Sans parler de l' encadrement de :
avec et
, je ne vois pas comment tu peux conclure:
?
ha nos msg se croisent !!
oui la majoration ça marche
et effectivement ce que j'ai fait pour la minoration ne marche pas
puisque par analogie je dois prendre le min qui est -5/4 ... et on retombe sur ma tautologie !!! inutile
Dans le dernier message, un petit 4 sous le 13 au lieu du 2 , et c'est parfait pour la majoration
Je n'ai pas le temps de regarder en détail pour le moment ; mais je le ferai avec attention plus tard
J'étais restée dans l'utilisation de |z2+1| 2 = 2 (4x + 2 - r2) 2 + (2 - r2) 2 / 2 .
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