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Niveau maths spé
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Transformation Moebius (exemples).

Posté par
Olimpe
13-12-13 à 15:14

Bonjour à tous

Je commence tout juste cette partie des fonctions complexes, j'aurai besoin d'un petit coup de main pour comprendre certaines choses un peu obscures..

Je commence par un exercice :

Je dois trouver l'image de la "bande" 0 < Im(z) < 1, sous la transformation Moebius suivante :
= (z - i)/ z.

---

Bon j'ai commencé par tracer le domaine en question dans Z, rien de bien compliqué évidemment. Ensuite, je ne sais pas trop dans quel ordre commencer : j'ai localisé le pole, le point z = 0. Son image est par la transformation, c'est bien ça ? Ensuite le point i dont l'image est (i) = 0.

Petit soucis que veut dire exactement que l'image des point par la transformation = ? (comme pour 0 ici), quel domaine du plan selon délimite t'il ?

Pour l'instant c'est tout, j'aimerai quelques conseils pour me lancer, je tenterai de continuer ensuite.

Merci d'avance.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 15:24

Bonjour

Je te fais remarquer que ni 0 ni i ne sont dans ta bande.
En revanche, tu as aussi besoin de l'image de \infty

Ensuite, comme au lycée! Ecris z=x+iy avec 0 < y < 1 et regarde comment tu peux caractériser l'image.

Posté par
esta-fette
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 15:40

Bonjour....

Imaginez la terre,

pole Sud en 0 et pole nord en \infty

Partout sur la terre, on est "à plat"

Mais globalement on a une sphère....


Est-cela votre représentation ?

à mon avis, ce que vous aurez ce sera la partie du globe comprise entre un certain méridien et le pole nord.

faites le calcul et vous verrez.si z = x + i y avec 0<y<1
on a f(z) = ?

Posté par
Olimpe
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 16:47

Bonjour,

Merci pour les réponses,

Camélia, oui en effet les points ne sont pas dans la bande.. Donc prenons l'image de l'infini qui est selon moi 1 (calcul de limite), et ensuite considérons quelques points dans ma bande cette fois, par exemple :

z1 = -1 + i/2

z2 = 1 + i/2

alors : (z1) = 3/5 + 4/5*i
(z2) = 3/5 - 4/5*i

Bon là du coup l'image de l'infini = 1 par exemple, comment savoir ce que ça signifie ? Pour ce qui est des images des points que j'ai choisi pareil, ça ne me donne pas grand chose.. Autant pour l'image d'un cercle ou de l'intérieur d'un cercle ça va, autant là je ne vois toujours pas (même si la méthode est un peu plus claire) comment déterminer "quelle forme" je vais obtenir..

Posté par
Camélia Correcteur
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 17:05

Si tu prends z=x+iy tu as

w=1-\dfrac{i}{z}=1-\dfrac{i(x-iy)}{x^2+y^2}=1-\dfrac{y+ix}{x^2+y^2}

Regarde l'image de la droite y=a avec 0 < a < 1

Posté par
Olimpe
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 18:10

Ah ok tu parlais de prendre z = x + iy directement et d'insérer ça dans mon expression de , du coup je me rends compte que ma partie réelle (partie réelle de ) sera toujours inférieure à 1 pour y = a entre 0 et 1.

Pour ce qui de la partie imaginaire, je ne vois pas trop quoi en déduire.. Ma solution serait Re() < 1 comme domaine image, mais avec sûrement autre chose, qui découlerait peut-être la partie imaginaire.. ou je fais erreur ?

Merci.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 18:17

Eh bien, prends w=a+ib, avec a < 1, cherche le z tel que w=1-(i/z) et regarde s'il est ou non dans la bande!

Posté par
Olimpe
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 18:29

Ok j'arrive à quelque chose * i = z, si a < 1, je ne peux pas déterminer si il est + grand ou plus petit que 1 ni si c'est négatif ou positif.. Ca va dépendre de b il me semble aussi..

Posté par
kybjm
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 19:40

Si tu fais de la géométrie :

...z 1/z = \overline{z}/|z|  correspond à la symétrie s : t \overline{t} suivie de l'inversion p de pole 0 et de puissance 1 .
(d'ailleurs s et p commutent )

...Si a ]0 , 1[ et si Da = { x + ia | x } (la droite d'équation y = a si on veut) sa transformée par p est le cercle de diamètre [1/a , 0] privé de 0 . C'est à savoir !

Comme z iz , z -z et z 1 + z sont des transformations simples que tu dois connaître qui transforme un cercle en un autre cercle  , (Da) est un cercle facile à identifier avec ce que je t'ai raconté .

Posté par
kybjm
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 19:44

2 corrections :
.. z 1/z = \overline{z}|z|² au lieu de  z 1/z = \overline{z}|z| .

..(Da) est un cercle moins un de ses points .

Posté par
Olimpe
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 20:35

Salut kybjm ! Merci pour la réponse.

J'aimerais cependant récapituler, car là je ne comprends plus rien.

Reprenons le problème au début : je dessine mon domaine et j'ai ma transformation sous les yeux : = (z - i)/z.

Quelle est en fait la première étape ?

Je pensais commencer par chercher l'image de l'axe Y dans le nouveau plan oméga. L'axe Y passant par 0 et 0 étant un point pole, l'image de l'axe est censé être une droite non ? (D'après mon cours, si une droite ou un cercle passe par un point pôle de la transformation Moebius alors son image est une droite).

Jusque là est-ce correct ? (Et pardon, mais je ne comprends pas tout ce que tu as écris, d'où commences-tu exactement ?)

Merci d'avance..

Posté par
kybjm
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 22:46

La transformation que tu as sous tes yeux est l'application  z (z - i)/z = 1 -i.(1/z) de * vers .
La démarche normale est donc :
je me donne un z non nul , puis je fais telle et telle ....manipulations  pour fabriquer (z) .

Pourquoi commencer par "chercher l'image de l'axe Y" puisqu'on te demande de trouver l'image de U : = { x + iy | (x,y) ² et 0 < x < 1 }

Si tu veux des droites qui épuisent U , les Da sont tout indiquées .

Posté par
Olimpe
re : Transformation Moebius (exemples). 13-12-13 à 23:20

Hum comment ça fabriquer w(z) ? Justement la transformation est déjà donnée comme tu dis..

Ok donc admettons que je suive ton raisonnement, je remplace donc comme fait précédemment x + iy dans (z-i)/z

J'obtiens : (x2 + y2 - y - ix) / (x^2 + y^2), c'est à dire :


((x2 + y2 - y)/ (x^2 + y^2) -(ix)/ (x^2 + y^2)

avec 0 < y < 1, (pas x comme tu l'as écris par erreur, faute de frappe sûrement..).

Mais a partir de là je ne vois toujours pas quoi étudier exactement avec ça. Quelles sont mes conditions maintenant ? Je vois l'équation d'un cercle là : x2 + y2 - y... En fait je ne saisis pas ce que je dois poser comme conditions sur ce nombre complexe que j'obtiens..

Merci d'avance.

Posté par
Olimpe
re : Transformation Moebius (exemples). 14-12-13 à 12:41

(Et que dire de ceci ? Autre méthode : http://math.stackexchange.com/questions/372284/image-of-a-strip)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Transformation Moebius (exemples). 14-12-13 à 14:16

Ce n'est pas une autre méthode... C'est la même menée à bout!

Posté par
Olimpe
re : Transformation Moebius (exemples). 14-12-13 à 14:35

Euh pas vraiment.. Par exemple, lui commence bien par chercher les images des droites Im(z) = 0 et Im(z) = 1, même si elles ne sont pas dans la bandes.. Il me semble que c'est plus simples par la suite comme ça. Avec ce qu'on avait commencé à faire je vois pas vraiment comment aboutir.. Mais si tu dis que c'est la même chose je veux bien te croire !

En tout cas merci pour le coup de main, je pense avoir mieux compris. Je verrai par la suite sur  des exercices plus compliqués..

Posté par
Camélia Correcteur
re : Transformation Moebius (exemples). 14-12-13 à 14:39

Si tu essayais de sortir z en fonction de w tu aurais ces conditions!

Posté par
verdurin
re : Transformation Moebius (exemples). 14-12-13 à 14:59

Bonjour.

Une méthode « géométrique », mais qui nécessite de connaître les inversions :
f(z)=1-i\times(1/z)=1+(-i)\times\overline{(1/\bar{z})}
On obtient l'image d'un point en prenant son image par l'inversion de pôle O et de rapport 1, puis par une symétrie par rapport  à la droite des réels, puis une rotation de centre O et d'angle \frac{-\pi}{4} et enfin une translation de vecteur (1;0).



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