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Nombres complexes maths expertes

Posté par
julieTrI
15-04-21 à 16:32

Bonjour, j'ai un exercice dans lequel je dois exprimer Sn = (1+i)n + (1-i)n sous forme trigonométrique.
J'ai mis d'abord 1+i et 1-i sous forme trigonométrique, ce qui donne :
21/2*(cos(/4)+isin(/4))
et 21/2*((/4)-isin(/4))
donc à la puissance n :
21/2n*(cos(n/4)+isin(n/4))
et 21/2n*(cos(n/4)-isin(n/4))
donc en faisant la somme des deux :
Sn = 21/2n(2cos(n/4)+isin(0))
Mais ici, ce n'est pas une forme trigonométrique vu qu'il y a un facteur 2 devant le cos
Je ne sais pas comment faire pour m'en débarrasser
Ensuite il faut trouver les entiers n tels que Sn = 0
J'ai trouvé que c'était les n tels que n = 2 +4k avec k un entier naturel (car si Sn est nulle, 2cos(n/4) est nul, donc n/4 = /2 +k)
Du coup je ne sais pas si le facteur 2 devant le cos influe sur ce que j'ai trouvé içi ensuite

Posté par
cerveaulogik
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 16:56

Bonjour,
Remarquez que S_n est un réel !
Sinon, il me semble que le reste est bon.

Posté par
matheuxmatou
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:01

julieTrI bonjour

quand tu fais la somme, je ne vois vraiment pas d'où peut venir ton "sin(0)"

Posté par
matheuxmatou
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:04

une fois que tu as

S_n = 2\sqrt{2} \; \cos\left(\dfrac{n \pi}{4}\right)

pour avoir sa forme trigo il suffit de regarder si ce nombre réel est nul, positif ou négatif

(rappelons que 0 n'a pas de forme trigo)

Posté par
TheMathHatter
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:07

Bonjour,

Je crois qu'il ne reste plus qu'à factoriser 0 par 2

Posté par
matheuxmatou
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:09

TheMathHatter ????????

et puis laisson l'intéressée intervenir quand elle reviendra

Posté par
TheMathHatter
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:13

matheuxmatou

Je réagissais à ta remarque sur le sin(0) car j'avais l'impression que julieTrl voulait absolument un sinus pour pouvoir dire que c'était une forme trigonométrique.

Du coup elle pouvait aussi bien écrire Sn = 21/2n2(cos(n/4)+isin(0)) puisque 0=20

Posté par
TheMathHatter
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:15

mais cela dit ça ne l'aide pas vraiment car l'argument n'est pas le même de toute façon

Posté par
matheuxmatou
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:38

ah d'accord !

mais cela laisse supposer qu'elle a opéré sin(a) - sin(b) en sin(a-b)

et de toute façon c'est pas une forme trigo car les cosinus et le sinus ne sont pas du même argument !

Posté par
Pirho
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:40

Bonjour,

matheuxmatou je crois qu'il y a une coquille dans le coefficient du cos,dans ton post de 17h04

Posté par
matheuxmatou
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:44

oui excat, j'ai oublié la puissance... merci infiniment Pirho

S_n = 2\sqrt{2^n} \; \cos\left(\dfrac{n \pi}{4}\right)

Posté par
Pirho
re : Nombres complexes maths expertes 15-04-21 à 17:45

de rien

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 00:37

Alors effectivement je voulais absolument un sinus pour pouvoir dire que c'était sous forme trigonométrique, et comme je voulais que le sinus soit nul, j'ai choisi 0 comme argument, mais j'ai oublié que l'argument du cos et du sin devait être le même haha...
Sinon merci pour l'astuce du 2 en facteur avec le module, et du coup si je ne mets pas de sinus, ça reste une forme trigonométrique ?

Posté par
TheMathHatter
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 04:23

En fait, l'astuce du 2 ne sert à rien car ton nombre est réel donc, comme l'a dit matheuxmatou il ne te reste plus qu'à voir dans quel cas il est négatif et dans quel cas il est positif.  (Le cas où il est nul est fait à la question suivante.)

Par exemple, +7=7(cos0+isin0) mais -7=7(cos+isin)

J'imagine que tu n'as pas encore vu l'écriture exponentielle.

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 14:40

Alors si nous avons fini les complexes... mais je ne vois pas le rapport...
Comment tu vois que le nombre est réel ? Mais je suis d'accord qu'un nombre réel positif s'écrit avec des cos(0)+isin(0) et négatif : cos() +isin()

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 14:42

Imaginons que je ne comprennes pas pourquoi il serait positif... Comment je le mets à la forme trigonométrique, puisque 21/2(cos(/4)+isin(0)) n'est pas une forme trigonométrique ?

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 14:47

Moi j'ai obtenu mon résultat en mettant :
(1+i)n sous forme trigonométrique : 2n/2(cos(/4) +isin(/4))
et (1-i)n = 2n/2(cos(/4) - isin(pi/4))
donc en faisant la somme et en factorisant par 2n/2, on a :
2n/2(cos(/4)+isin(/4)+cos(/4) -isin(/4))
de là on trouve bien un sinus nul, et un double cos
donc je peux écrire :
2*2n/2(cos(/4)+isin(0 []) ? avec le modulo pour avoir les 2 cas de nombres soit négatifs soit positifs ?

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 15:10

salut

julieTrI @ 16-04-2021 à 14:40

Comment tu vois que le nombre est réel ? Mais je suis d'accord qu'un nombre réel positif s'écrit avec des cos(0)+isin(0) et négatif : cos() +isin()


vois tu le complexe i dans l'expression de S_n :
matheuxmatou @ 15-04-2021 à 17:44

S_n = 2\sqrt{2^n} \; \cos\left(\dfrac{n \pi}{4}\right)
que peux-tu dire de chacun des facteurs de ce produit ?

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 15:25

Je conviens que l'écriture de Sn montre que chaque facteur est réel, mais comment le savoir dès l'expression de Sn ?
Je vois bien que quand n = 1, Sn = 1+i+1-i = 2
Et que avec identité remarquable, quand n = 2, les i se simplifient et on se retrouve aussi avec un réel.
Seulement sur une copie, même si je vois que c'est sans doute un réel peu importe le n, il faut quand même passer par l'écriture trigonométrique non ? Et montrer que comme le sinus est absent, c'est un réel.
Et que dites-vous de cette expression trigonométrique de Sn :
2*2n/2(cos(/4)+isin(0 []) ? avec le modulo pour avoir les 2 cas de nombres soit négatifs soit positifs ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 15:26

Bonjour,
Je réponds à julieTrI en attendant le retour de matheuxmatou.
Tu as oublié des n dans
(1+i)n = 2n/2(cos(/4) +isin(/4))
et
(1-i)n = 2n/2(cos(/4) - isin(pi/4))
C'est
(1+i)n = 2n/2(cos(n/4) +isin(n/4))
et
(1-i)n = 2n/2(cos(n/4) - isin(n/4))

Quand tu fais la somme, tu obtiens 22n/2 cos(n/4)
C'est le même résultat que matheuxmatou à 17h44.
Et c'est un réel.
Si un réel P est positif, il peut s'écrire P = P (cos(0) + isin(0))
Si un réel N est négatif, il peut s'écrire N = -N (cos() + isin())

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 15:32

Citation :
comment le savoir dès l'expression de Sn ?
Avec z = 1+i, on a 1-i = \bar{z} .

On sait que (\bar{z})^{n} = \bar{z^{n}}.
On en en déduit que Sn est un réel.

Posté par
carpediem
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 15:33

c'est ce que j'allais proposer ensuite en attendant le retour des précédents intervenants ... et en faisant le lien avec son affirmation en partie exacte ... et en partie erronée ... mais plus progressivement ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 15:36

Fais "Aperçu" avant de poster.

Citation :
2*2n/2(cos(/4)+isin(0 []) ?
Ce n'est pas une forme trigonométrique.
Une forme trigonométrique c'est \; r(cos(a) + isin(a)) \; avec r réel strictement positif et le même a derrière cos et sin.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 15:37

Mon "Fais "Aperçu" avant de poster. " s'adresse à julieTrI

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 16:02

Oui j'ai voulu faire un copier coller visiblement raté... Je pensais à ça :
Sn = 2*2n/2(cos(n/4)+isin(0[]))
Sinon merci Sylvieg pour l'explication avec les conjugués !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 16:09

As-tu tracé, à main levée, un cercle trigonométrique pour voir les différentes valeurs possibles de \; cos(n/4) \; selon les valeurs de l'entier n ?

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 16:23

Oui, pi/4, pi/2, 3pi/4...7pi/4, pourquoi ?

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 16:23

Et le cycle revenant tous les 8 fois

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:03

Tu n'as pas écrit les différentes valeurs possibles du cosinus de (n/4) .

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:06

Citation :
j'ai un exercice dans lequel je dois exprimer Sn = (1+i)n + (1-i)n sous forme trigonométrique.
Peux-tu recopier l'énoncé exact de la question ?

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:09

Pour tout entier naturel n, donner la forme trigonométrique du nombre :
Sn = (1+i)n + (1-i)n

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:09

2) Déterminer les entiers n tels que Sn = 0

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:10

Ah je vois,
Alors on a 21/2
ou -21/2

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:11

Oups :
21/2/2
ou 21/2/2

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:13

Ah non en fait je viens de voir qu'on pouvait aussi avoir 0, 1 et -1

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:17

Énoncé bizarre car 0 n'a pas de forme trigonométrique.
Et on ne dit pas la forme trigonométrique car il y en a une infinité.

Tu vas les écrire un jour les valeurs du cosinus de n/4 ?
Il y en a 5 différentes.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:19

Messges croisés.
Prends le temps de réfléchir avant de poster.
Et précise clairement de quoi tu parles.
Je pense que tu parlais des valeurs du cosinus.

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:24

Effectivement je parlais des valeurs du cosinus

Posté par
julieTrI
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:27

Merci pour ton aide Sylvieg !
Vous me faites un peu peur car plus je poste, plus j'ai l'impression que c'est facile ce pour quoi je demande de l'aide... En vrai là ça allait c'était simple mais bon, je stresse un peu pour l'an prochain du coup (prepa éco)

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:38

Je ne vois pas très bien ce qu'attend ton prof comme formulation finale.
Je peux te conseiller ceci :
Si cos(n/4) = 0, alors Sn = 0 et Sn ne peut pas s'écrire sous forme trigonométrique.
Si cos(n/4) = ( 2)/2 ou 1 \; alors \; S_n = 2(\sqrt{2})^n \; \cos\left(\dfrac{n \pi}{4}\right)(cos(0) + isin(0) ) .
Si cos(n/4) = -( 2)/2 ou -1 \; alors \; S_n = -2(\sqrt{2})^n \; \cos\left(\dfrac{n \pi}{4}\right)(cos(\pi) + isin(\pi) )

D'autres intervenants pourront avoir un autre point de vue.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:41

C'est normal de s'énerver quand on ne trouve pas ou ne comprend pas.
Mais il faut essayer de garder les idées claires sans se bousculer.
Des fois 5 minutes de repos où on pense à autre chose sont bénéfiques.

Posté par
matheuxmatou
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:42

(je vous laisse poursuivre... merci pour le relai )

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 17:42

Et là, ça n'était pas si simple que pouvait le laisser supposer l'énoncé.

Posté par
TheMathHatter
re : Nombres complexes maths expertes 16-04-21 à 21:41

Personnellement julieTrl, je trouve que tu n'as aucune raison de désespérer car ton premier post montre que tu avais fait le plus dur et que c'était aussi facile de voir que Sn est un réel à partir de ton résultat qui, comme l'a dit Carpediem, ne comporte pas de "i".

Et si tu as réussi à faire la question 2 c'est que tu avais compris que la valeur de n allait avoir une conséquence sur la valeur du cosinus. Il te restait peu de chose à faire en fait.

J'ai une question sur un autre sujet car tu parles de prépa Eco.  Qu'est-ce qui t'a motivé pour choisir "math experte"? J'enseigne dans un Lycée à l 'étranger et je me demande un peu quels conseils on donne aux élèves en France selon les choix d'orientation ? Chez nous c'est plutôt ceux qui s'orientent vers des prépa scientifiques ou bien des universités comme Stanford ou MIT. Ou encore ceux qui aiment beaucoup les math

Et merci à Sylvieg et Carpediem pour le coup de main



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