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Nombres complexes / géométrie

Posté par
Liliana27
28-12-22 à 19:55

Bonjour à tous, voici mon énoncé

Plaçons-nous dans le plan complexe muni du repère orthonormé (O;; ).

A tout point M d'affixe z, on associe le point M′ d'affixe z′ tel que  :  z′ = (1/2 + i(√3/2) z barre + 1/2 - i(√3)/2

On note s l'application qui à M associe M′ .On a ainsi : s(M) = M′

a) Calculer les affixes des images des points A, B et C d'affixes respectives zA = 1 − i√3, zB = −4 + i√3, zC = 1 + 2i.

b) Montrer que, pour tout point M, on a : s(M′) = M.

c) Pour tout point M, on appelle I le milieu de [MM′].
Montrer que l'on a : s(I) = I.

J'ai réussi à réaliser la première question. J'ai utilisé l'expression de z' en l'adaptant aux 3 points. Cependant, je n'arrive pas à répondre à la question suivante , la question b. Est-ce que je pourrais quelques indications svp?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 28-12-22 à 20:27

Bonjour,

pour éviter d'écrire des expressions à rallonge, on peut poser a = 1/2 + i(√3/2)
on a ainsi z' = a \bar{z} + \bar{a}
on vérifiera que a \bar{a} =|a|² = 1 et que a^2+\bar{a} = 0 pour simplifier les calculs ...

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 28-12-22 à 20:29

salut

si on note f la fonction z --> z' alors si s(M) = M' alors f(z) = z'

donc il te faut calculer f(z') ... pour retrouver z

les calculs sont fastidieux donc prendre un brouillon et faire les calculs proprement !!




remarquer qu'en notant w = 1/2 + i3 /2 et en notant z* le conjugué de z alors f(z) = wz* + w*

les calculs sont alors plus simples ...

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 19:42

Ah d'accord, expliqué de cette manière c'est plus clair ! Je vous remercie.

Si je reprends la même notation que vous, j'obtiens:

f(z')= wz'* + w*
        = (1/2 + i3 /2) (1/2 - i3 /2) z + 1/2 + i3 /2 + 1/2 - i3/2

Cependant, il y a une erreur car je trouve z + 1/2 au lieu de z. J'ai beau me relire je n'arrive pas à la trouver

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 19:43

je trouve f(z') = z + 1 plutôt

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 20:17

avant de remplacer par les valeur numérique commence par remplacer z' par wz* + w* puisque z' = f(z) = wz* + w*

Liliana27 @ 29-12-2022 à 19:42

f(z')= wz'* + w* = ...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 20:30

remplacer immédiatement w par sa valeur ne fait rien gagner du tout

l'intérêt est de laisser w écrit w le plus longtemps possible
voire même jusqu'à la fin de la fin !!

et de tenir compte de ma remarque
c'est à dire de calculer à part w² et ww*
pour pouvoir simplifier en termes de w, écrits w et pas des trucs affreux avec des racines carrées !

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 22:12

Mais je ne comprends pas pourquoi remplacer z' car comme:

f(z) = wz*+w* alors f(z')=wz'* + w*
                                                    =ww*z+ww*
                                                    =z + 1

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 22:24

des parenthèses évitent de faire des erreurs

f(z') = w\, \overline{(w\bar{z}+\bar{w})} + \bar{w}
le développement correct de ça ne donne pas ce que tu obtiens

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 22:34

et pour mettre les points sur les i :

f(z') = w\, \underbrace{\overline{(w\bar{z}+\bar{w})}}_{\overline{z'}} + \bar{w}

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 22:48

Ah d'accord je comprends mieux. J'ai réussi à trouver le bon résultat, je vous remercie !

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 29-12-22 à 23:16

Bien.

et pour la question suivante, même principe (avec w )

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 30-12-22 à 14:06

as tu réussi à terminer ?

pour jouer avec cette transformation une appli Géogebra qui trace z' pour un z déplaçable
la formule tapée pour cela dans la zone de saisie de Géogébra est la pure définition : m' = a conjugué(m) + conjugué(a)
les points s'appellent m et m' , z est juste une étiquette

Geogebra

Nombres complexes / géométrie

on conjecture (et on peut démontrer, même si on ne le demande pas dans l'exo) que la transformation f est la symétrie par rapport à la droite
et donc en effet (mais ce n'est pas comme ça qu'on demande de le démontrer !) f(f(z))=z et le milieu de z et z'=f(z) est invariant par f, comme tous les points de d'ailleurs.

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 13:48

Bonjour à tous, je vous souhaite avant tout une belle année !

Pour en revenir à l'exercice, pour la question c:
j'en ai déduit que l'affixe de I notée zI = \frac{z'-z}{2}


Votre dernier message m'a permis de me rendre compte que j'avais oublié de poster une moitié de l'exercice qui est en accord avec vos remarques. La voici:

d) On note x + iy et x′ + iy′
les formes algébriques respectives de zM et zM' .
Montrer que l'on a :

\begin{cases} & \text{ } x'= \frac{1}{2}x+\frac{racine de 3}{2}y+\frac{1}{2} \\ & \text{ } y'= \frac{racine de 3}{2}x-\frac{1}{2}y-\frac{racine de 3}{2} \end{array}


e)  On dit que M est un point invariant si et seulement si M = M′
Montrer que l'ensemble des points invariants est une droite dont on donnera une équation cartésienne.

On la note (d).

6. Montrer que les droites (MM′) et (d) sont perpendiculaires.
7. Quelle est la nature de f ?

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 13:57

\frac{z'+z}{2} plutôt pour la question c*

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 14:29

merci et à toi aussi ...

et alors ? où en es-tu ?

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 14:41

J'en suis à la question c:

\frac{z'+z}{2} = w\bar{z}+w+w\bar{z'}+\bar{w}
Est-ce bien correct?

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 15:53

Le tout divisé par 2*

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 16:00

bonne année

que vient faire w ? et il faut diviser par 2

Z_I = \dfrac{z + \underbrace{w\bar{z}+\bar{w}}_{z'}}{2}

ensuite on applique f à ça pour calculer f(Z_I)
en mettant bien les parenthèses au départ quand on remplace Z_i par sa valeur ci dessus
et il faudra vérifier que le résultat est identique à Z_I

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 16:13

w = 1/2 + i3 /2 (c'était un conseil de carpediem pour ne pas avoir de calculs à rallonge)

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 16:38

Je ne comprends pas comment on applique f pour calculer f(ZI)

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 16:57

pour tout u : f(u) = w\bar{u} +\bar{w}
u = trucmuche, expression plus ou moins compliquée

f(trucmuche ) = w\, \bar{(trucmuche)} +\bar{w}
avec les parenthèses pour ne pas rater le développement comme quand tu avais calculé f(z') au début

ça se fait ce genre de substitution par copier-coller au traitement de texte
à la main, en recopiant exactement caractère par caractère ce qui compose "trucmuche", en le mettant par sécurité entre parenthèses

ensuite on développe, simplifie regroupe judicieusement les termes etc pour aboutir à ce qu'on cherche à obtenir.

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 17:01

message oublié :
"c'était un conseil de carpediem"
j'avais donné exactement le même en appelant ça "a"

maintenant si tu préfères te traîner des expressions gigantesques à la place de cette simplification d'écriture, libre à toi .. et bon courage ...

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 17:14

et le conseil n'était pas ça ...

mathafou et moi-même avons introduit des notations pour ( le conseil est) se simplifier les calculs !!

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 17:17

Je dois donc montrer que f(zI) = zi ?

avec zi : l'affixe de l'image du point I et zI l'affixe du point I

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 17:19

mathafou @ 01-01-2023 à 17:01

message oublié :
"c'était un conseil de carpediem"
j'avais donné exactement le même en appelant ça "a"

maintenant si tu préfères te traîner des expressions gigantesques à la place de cette simplification d'écriture, libre à toi .. et bon courage ...



Je ne comprends pas vraiment, j'ai respecté votre conseil puisque j'ai posé w= 1/2+i3 /2

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 17:26

ben oui et on fait tous les calculs avec w au lieu de cette expression 1/2 + i ...

Liliana27 @ 01-01-2023 à 17:17

Je dois donc montrer que f(zI) = zi ?

ben n'est-ce pas la question ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 17:42

Citation :
avec zi : l'affixe de l'image du point I et zI l'affixe du point I

bein non

avec f(zi) : l'affixe de l'image du point I et zI l'affixe du point I

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 17:59

D'accord, j'obtiens donc:

f(zI)= w(\frac{\bar{z+w\bar{z}+\bar{w}}}{2})+\bar{w} =w(\frac{\bar{z}+\bar{w}z+w}{2})+\bar{w} = \frac{1}{2}(w\bar{z}+z+w²) + \bar{w }= \frac{w\bar{z}+z+w²+\bar{w}\bar{w}}{2} = \frac{w\bar{z}+z-1}{2}

Je ne retrouve pas le même résultat à cause d'une erreur de calcul, mais je ne parviens pas à la trouver

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 18:06

Je viens de trouver mon erreur, j'ai écrit \bar{ww} au lieu de 2\bar{w}. Je retrouve le bon résultat.

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 18:27

Liliana27 @ 01-01-2023 à 13:48

Bonjour à tous, je vous souhaite avant tout une belle année !

Pour en revenir à l'exercice, pour la question c:
j'en ai déduit que l'affixe de I notée zI = \frac{z'-z}{2}


Votre dernier message m'a permis de me rendre compte que j'avais oublié de poster une moitié de l'exercice qui est en accord avec vos remarques. La voici:

d) On note x + iy et x′ + iy′
les formes algébriques respectives de zM et zM' .
Montrer que l'on a :

\begin{cases} & \text{ } x'= \frac{1}{2}x+\frac{racine de 3}{2}y+\frac{1}{2} \\ & \text{ } y'= \frac{racine de 3}{2}x-\frac{1}{2}y-\frac{racine de 3}{2} \end{array}


e)  On dit que M est un point invariant si et seulement si M = M′
Montrer que l'ensemble des points invariants est une droite dont on donnera une équation cartésienne.

On la note (d).

6. Montrer que les droites (MM′) et (d) sont perpendiculaires.
7. Quelle est la nature de f ?



pour la question d, je ne sais pas trop comment m'y prendre

Posté par
malou Webmaster
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 18:31

Bonjour

je prends le train en marche, mais je dois pouvoir te dépanner

tu as M(z) et M'(z')
avec
z′ = (1/2 + i(√3/2) z barre + 1/2 - i(√3)/2
tu poses z= x+iy
et z'=x'+iy'
tu remplaces
tu développes tout dans le membre de droite
puis tu dis que les parties réelles sont égales, ainsi que les parties imaginaires
ce n'est pas compliqué mais c'est calculatoire

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 18:31

ben maintenant il faut se farcir les calculs avec les expressions algébriques de tous les nombres complexes :

x' + iy' = z' = f(z) = f(x + iy) = ...

et identifier partie réelle et partie imaginaire ...

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 19:01

Quand je calcule, j'obtiens:

x'+iy'=wz barre + w barre

Mais, à la fin je trouve des résultats avec z barre, comment faire ?

Posté par
malou Webmaster
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 19:07

si z=x+iy
que vaut \bar z ? et tu le remplaces aussi

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 19:10

En relisant bien vos messages, je vais plutôt calculer:

        f(x+iy)= w(x+iy)+w barre
\Leftrightarrow x'+iy'= ...

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 19:10

malou @ 01-01-2023 à 19:07

si z=x+iy
que vaut \bar z ? et tu le remplaces aussi


x-iy , je comprends mieux merci!

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 19:45

et qu'attends-tu pour remplacer w par sa valeur ? ... et poursuivre les calculs ...

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 22:12

Oui, je les ai déjà réalisé et j'ai retrouvé les bons résultats.

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 22:23

Pour la question e,

dois-je utiliser le point I étant donné qu'il est invariant

Posté par
mathafou Moderateur
re : Nombres complexes / géométrie 01-01-23 à 23:07

non
pour la e on utilise le résultat de la d
on écrit avec ça que x = x' et que y = y'
et donc y en fonction de x pour l'ensemble des points invariants.

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 00:21

Je suis désolée, mais je ne pense pas avoir compris.

          On pose:                                                                                y' = y
          donc: (3 /2)x (-1/2)y- 3/2-y=0
équivalent à: (3 /2)x (-3/2)y- 3/2 =0

On retrouve une équation cartésienne :
a= (3/2) b=-3/2 c= -3/2
    

Posté par
malou Webmaster
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 09:53

Liliana27 @ 02-01-2023 à 00:21

Je suis désolée, mais je ne pense pas avoir compris.

On pose: y' = y
donc: (3 /2)x (-1/2)y- 3/2-y=0
équivalent à: (3 /2)x (-3/2)y- 3/2 =0

On retrouve une équation cartésienne : oui mais simplifie ton écriture !! divise toute ta ligne par 3 / 2 et tu vas obtenir une équation toute simple (vérifie que la seconde donne la même chose également)
a= (3/2) b=-3/2 c= -3/2

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 10:09


Lorsque je la calcule en posant y'=y j'obtiens:

x-3y-1=0

en posant x'=x:

-x+3y + 1 =0 soit (si je multiplie tout par moins 1:
x-3y-1=0

-> Je vous remercie

Posté par
malou Webmaster
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 10:33

oui, voilà
tu connais donc maintenant l'ensemble des points invariants

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 11:08

pour la question suivantes dois-je utiliser le produit scalaire et montrer que leurs vecteurs directeurs sont orthogonaux?

Si trouve calcule le vecteur \vec{MM'} étant directeur de (MM') puis en utilisant l'équation de la droite (d)  je trouve le vecteur directeur (d-> = -b ; a)

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 11:14

oui tu peux ...

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 11:35

Calculons \vec{MM'}:

\vec{MM'} = =M'-M=\begin{pmatrix} x'-x\\ y'-y \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1/2\\ -1+racine de 3/2 \end{pmatrix}

\vec{d} = (-3;1)

[tex]\parallel \vec{d},\vec{MM'}\parallel =(-1/2) * (-3) -1+3/2 = -1 + 3

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 11:43

le vecteur MM4 doit dépendre de x et y !!

\begin{cases} & \text{ } x'= \dfrac 1 2 x + \dfrac {\sqrt 3} 2 y + \dfrac 1 2 \\ & \text{ } y'= \dfrac{\sqrt 3}{2} x - \dfrac 1 2 y - \dfrac {\sqrt 3} 2 \end{array}

x' - x = ... (en fonction de x et y)
y' - y = ... (en fonction de x et y)

Posté par
Liliana27
re : Nombres complexes / géométrie 02-01-23 à 11:54

x'-x = 1/2 x + 3/2y +1/2 - x
         = -(1/2)x + 3/2y + 1/2

y'-y = 3/2x - 1/2y - 3/2 - y
          =  3/2x - 3/2y - 3/2

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