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Niveau Maths sup
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Nombre complexe

Posté par Profil Brahim156 27-07-16 à 18:07

Le BONJOUR d'un retraité du Maroc, ceci est mon 1er message

voilà j'ai repris mes cours de math pour accompagner et aider mon fils qui va entamer sa 1ere année maths sup dans une école préparatoire au maroc (le programme est identique à celui dispensé en france).

En commençant par les complexes et en refaisant un exercice dont la correction est donnée, j'ai trouvé des difficultés à comprendre la solution donnée.

Les données de l'exercice:

Il est demandé de calculer les 2 sommes suivantes:

C = \sum_{k=0}^n cos(a+bk) et S = \sum_{k=0}^n sin(a+bk), a et b réels

malou edit > ***ai renommé S car avait été nommé C comme la 1re somme****

en posant C+iS, et après calcul en utilisant la suite gèometrique de raison e^{ib} et procédant par identification (C partie réelle et S partie imaginaire) par rapport à l'ecriture exponentielle d'un complexeon obtient:

C= cos(a+nb/2)\frac{sin((n+1)b/2)}{sin(b/2)} et S= sin(a+nb/2)\frac{sin((n+1)b/2)}{sin(b/2)}
pour  b \notin 2piZ

Cette solution me tracasse. En effet d'après la définition du module d'un complexe, celui ci est toujours positif mais pour  cet exemple il est égal à \frac{sin((n+1)b/2)}{sin(b/2)} et il peut être négatif (j'ai vérifié pour n=3 et b=pi/3)

vos éclaircissements sont les bienvenus.

Merci encore, aux jeunes et moins jeunes de ce forum (comme moi!), de m'accepter  parmi vous

PS: l'exercice est tiré d'un livre français dont je tairais le nom mais que les connaisseurs auront facilement reconnu

Posté par
lionel52
re : Nombre complexe 27-07-16 à 18:19

Bah tu as raison mais y a rien de grave, le livre ne prétendait pas que ta fraction était le module (faut prendre la valeur absolue pour que ça le soit)

Il n'empêche que C et S sont bons

Posté par Profil Brahim156re : Nombre complexe 27-07-16 à 19:10

merci pour la réponse tu veux dire qu'il y a erreur au niveau de la correction ?

peut etre que je dois donner plus de detail :

C+iS = e^{a+(nb/2)}\frac{2i*sin((n+1)b/2)}{2i*sin(b/2)} en simplifiant par 2i on obtient:

C+iS = e^{a+(nb/2)}\frac{sin((n+1)b/2)}{sin(b/2)}

d'où la conclusion par identification avec l'écriture exponentielle du nombre complexe

Posté par
Recomic35
re : Nombre complexe 27-07-16 à 19:50

Tu oublies des "i" dans l'exponentielle.
La question est : ton livre affirme-t-il que le module de C+iS est le quotient des deux sinus ?

Posté par Profil Brahim156re : Nombre complexe 27-07-16 à 20:22

J'ai pas bien compris ton observation.

La solution ( mon avis) est déduite de l'identification entre les 2 écritures, trigonometrique et exponentielle d'un nbre complexe.

L'argument étant ici a+(nb)/2 et le module donné par le rapport des sinus.Sauf que ce dernier peut être négatif.  D'où mon interrogation

Posté par
Recomic35
re : Nombre complexe 27-07-16 à 21:54

L'exercice demande de calculer les sommes. C'est fait, et c'est tout à fait correct. Après, c'est toi qui interprètes le résultat en pensant que le rapport des deux sinus est le module.
Tu n'as pas répondu à la question : est-ce que le livre affirme que le rapport des deux sinus est le module ? Je pense que non. Le fait de penser que c'est le module est alors ton erreur.

Le module de -2e^{3i\pi/4} est 2 et son argument est -\pi/4. Où est le problème ?

Posté par Profil Brahim156re : Nombre complexe 27-07-16 à 22:15

en effet dans l'énoncé il n'est pas dit que le rapport des sinus  le module

Posté par
Razes
re : Nombre complexe 28-07-16 à 10:47

Bonjour Brahim,
Z=C+iS= e^{i(a+nb/2)}\frac{\sin((n+1)b/2)}{\sin(b/2)}\Rightarrow
 \\ \left | Z \right |^2=Z\overline{Z}\Rightarrow \left | Z \right |=\left | \frac{\sin((n+1)b/2)}{\sin(b/2)} \right |,
Ne connaissant pas les valeurs de b et n, on ne peut pas enlever la valeur absolue (car la fraction pourrait être négative et dans ce cas le signe "-" se transforme en un ajout de \pi à l'Argument de Z).

Ton fils est à MV à Casa?

Posté par Profil Brahim156re : Nombre complexe 28-07-16 à 13:18

merci recomic et razes pour vos réponses

razes: j'y ai pensé mais dans ce cas  C et S auront 2 solutions différentes selon le signe du rapport en question. Désolé d'être assez lourd de compréhension!

(pour le fiston, il va intégrer une privée à rabat. Il est dans une liste d'attente du lycée MY)

Posté par
Recomic35
re : Nombre complexe 28-07-16 à 14:54

Citation :
dans ce cas  C et S auront 2 solutions différentes selon le signe du rapport en question.

Pourquoi dis-tu ça ? Quelles seraient ces deux solutions différentes ???
Les valeurs de C et S ont été calculées, il y a une et une seule valeur.

Posté par
Razes
re : Nombre complexe 28-07-16 à 15:34

Pour chaque (b, n), il y a une seule solution.

Si vous étiez sur Casa, j'aurais pu vous rencontrer.

Posté par Profil Brahim156re : Nombre complexe 28-07-16 à 17:16

je me suis mal exprimé. Voilà je reprends pour bien expliquer mon raisonnement

je pars de la definition de l'ecriture d'un nbre complexe:

trigonometrique: z=rcos(\theta)+irsin(\theta)

exponentielle ; z=re^{i\theta} , avec r module postif

par exemple -3e^{ix} n'est pas ecriture complexe selon la definition

il faut comme l'a souligné razes  remplacé le -1 par e^{i\pi} pour avoir l'écriture correcte 3e^{i(\theta+\pi)}

Pour revenir à l'exercice si le rapport des sinus est strict positif, la solution par le document est bonne

Mais si ce même rapport est négatif, on aura:

C+iS = -\frac{sin((n+1)b/2}{sin(b/2)}e^{a+\pi+bn/2}

D'où C=-\frac{sin((n+1)b/2}{sin(b/2)}cos(a+\pi+(bn/2))

et S=-\frac{sin((n+1)b/2}{sin(b/2)}sin(a+\pi+(bn/2))

et donc on aboutit à un argument différent (a +bn/2) ou (a +pi + bn/2)
selon la valeur de b et n

merci encore pour l'intérêt  

Posté par
Recomic35
re : Nombre complexe 28-07-16 à 17:55

Encore une fois. On a toujours

C= \dfrac{\sin((n+1)b/2)}{\sin(b/2)}\,\cos (a+nb/2)

et on a aussi toujours


 \\ C= -\dfrac{\sin((n+1)b/2)}{\sin(b/2)}\,\cos (\pi+a+nb/2)

vu que ces deux quantités sont égales. Il est demandé de calculer C, je ne vois nulle part demandé de calculer le module et l'argument de C. On répond aux questions qui sont posées, pas aux questions qui ne sont pas posées.

Posté par
Razes
re : Nombre complexe 28-07-16 à 18:18

Et dans le cas où le rapport est négatif, le module serait -\frac{sin((n+1)b/2}{sin(b/2)}

Posté par Profil Brahim156re : Nombre complexe 28-07-16 à 23:31

Peut on dire la même  chose pour S ?

Posté par
Razes
re : Nombre complexe 29-07-16 à 00:07

Oui

Posté par Profil Brahim156re : Nombre complexe 29-07-16 à 00:19

Ma question  était pour recomic

es tu d'accord avec lui razes ?

Posté par
Razes
re : Nombre complexe 29-07-16 à 01:38

Désolé.

Posté par
Recomic35
re : Nombre complexe 29-07-16 à 08:25

On peut bien sûr dire exactement la même chose pour S.

Posté par Profil Brahim156re : Nombre complexe 29-07-16 à 11:29

Oui j'ai compris

C est une affaire de plus ou moins pi

Merci razes et recomic pour l 'aide



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