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Un lieu en complexes.

Posté par
lake
30-12-17 à 20:46

Bonjour,

  Un topic récent m'a rappelé un exercice:

  Trouver l'ensemble des points M d'affixes z tels que:

     \left|z+\dfrac{1}{z}\right|=2

  L'exercice est techniquement de niveau Terminale.
  Le résultat en soi est une chose; comme souvent, tout est dans la manière.

Comme d'habitude, vous blanquez s'il vous plait

Posté par
alb12
re : Un lieu en complexes. 30-12-17 à 21:17

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Posté par
javatasmanie
re : Un lieu en complexes. 31-12-17 à 02:45

Bonjour
suis-je "puriste" ?

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Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 31-12-17 à 10:36

Bonjour à tous et meilleurs vœux,

  alb12 a, comme à son habitude, fait travailler Xcas.
  javatasmanie a utilisé adroitement les coordonnées cartésiennes.

Je vous propose une autre solution. Bien entendu, tout le monde peut continuer à chercher sans pour autant regarder les blanqués

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Posté par
alb12
re : Un lieu en complexes. 31-12-17 à 12:14

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Posté par
nyto
re : Un lieu en complexes. 31-12-17 à 12:17

Bonjour

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 31-12-17 à 12:23

>> alb12

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J'ai commis une erreur plus haut: manque un 2 à la deuxième ligne.

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 31-12-17 à 14:37

Une variante:

  

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Posté par
carpediem
re : Un lieu en complexes. 31-12-17 à 16:39

salut

lake post de 10h36 : pourquoi calculer (z - 1)/(z + 1) ? quel est le lien avec l'énoncé ?


\left| z + \dfrac 1 z \right| = 2   et  z \ne 0


posons f(z) = z + \dfrac 1 z et g(z) = |f(z)|

on peut remarquer que :

f(-z) = -f(z) => g(-z) = g(z)
 \\ 
 \\ f(z^*) = [f(z)]^* => g(z^*) = g(z)
 \\ 
 \\ f(\frac 1 z) = f(z) => g(\frac 1 z) = g(z)

donc l'ensemble des solutions est symétrique par rapport aux axes du repère et donc leur intersection  ... et contient en particulier les complexes -1 et 1 ...


sans le théorème de la médiane (et les notations précédentes) :

|z + i|^2 |z - i|^2 = 4|z|^2 \iff AM^2 BM^2 = 4OM^2 \iff (AM . BM - 2OM)(AM . BM + 2OM) = 0 \iff AM . BM = 2OM

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 31-12-17 à 18:17

Bonjour carpediem,

Je suppose que ceci:

  

Citation :
\left| z + \dfrac 1 z \right| = 2   et  z \ne 0


posons f(z) = z + \dfrac 1 z et g(z) = |f(z)|

on peut remarquer que :

f(-z) = -f(z) => g(-z) = g(z)
 \\ 
 \\ f(z^*) = [f(z)]^* => g(z^*) = g(z)
 \\ 
 \\ f(\frac 1 z) = f(z) => g(\frac 1 z) = g(z)

donc l'ensemble des solutions est symétrique par rapport aux axes du repère et donc leur intersection  ... et contient en particulier les complexes -1 et 1 ...


  est une tentative d'explication à cela:

  
Citation :
Pourquoi calculer (z - 1)/(z + 1) ? quel est le lien avec l'énoncé ?


J'avais vu les choses autrement:

   A(-1) et B(1)

   Dès l'instant où on a fait une conjecture quant au lieu (Xcas pour faire plaisir à alb12, méthode différente ou autres...), on conjecture dans la foulée que (\vec{MA},\vec{MB})=\pm\dfrac{\pi}{4}\,\,[\pi] (une caractérisation des deux cercles).

   Les \dfrac{\pi}{4} étant difficiles à faire apparaître directement mieux vaut s'intéresser à un argument de \left(\dfrac{z-1}{z+1}\right)^2 qui est nécessairement un imaginaire pur.

  
Citation :
sans le théorème de la médiane (et les notations précédentes) :

|z + i|^2 |z - i|^2 = 4|z|^2 \iff AM^2 BM^2 = 4OM^2 \iff (AM . BM - 2OM)(AM . BM + 2OM) = 0 \iff AM . BM = 2OM


Là, j'ai carrément du mal à suivre:

   Tu as démontré vaillamment que AM^2 BM^2 = 4OM^2 \iff AM . BM = 2OM

   Et avec AM.BM=2OM  on fait quoi ?


  


  

Posté par
carpediem
re : Un lieu en complexes. 01-01-18 à 10:12

en fait j'ai cliquer sur poster avant de conclure .... ... mais bon je n'arrive pas plus à conclure ...

mes premières remarques permettaient de conclure à des considérations géométriques du lieu ...


mais ta première réponse donne la solution à "l'équation" AM . BM = 2OM ...

Posté par
alainpaul
re : Un lieu en complexes. 03-01-18 à 11:08

Bonjour,

2 représente le minimum de x>0,x+\frac{1}{x} , c'est-à-dire z réel = 1.

Y-aurait'il d'autres solutions que +/-1?

Alain

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 03-01-18 à 12:35

Bonjour alainpaul,

D'ordinaire, j'hésite toujours à te répondre; ce n'est pas de la mauvaise volonté, mais je ne comprends pas souvent grand chose.

Ici, je le fais parce que j'ai initié ce topic. Mais je ne comprends encore pas.

Où diable veux tu en venir?

Posté par
alainpaul
re : Un lieu en complexes. 03-01-18 à 13:56

Bon après-midi,

Oui, j'ai relu avec plus d'attention vos réponses:les lieux géométriques  (cercles)

donnent les solutions attendues,

Désolé,

Alain

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 06-01-18 à 11:45

Bonjour,

On peut tout reprendre avec les lignes de niveau:

    \left|z+\dfrac{1}{z}\right|=k avec k>0

et bien sur k\not=2


    
    

Posté par
alainpaul
re : Un lieu en complexes. 06-01-18 à 16:45

Bon après-midi,

N'avons-nous pas  k 2,

Le calcul ne me semble pas simple,

Alain

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 06-01-18 à 16:50

>>alainpaul

 Cliquez pour afficher


  

Posté par
carpediem
re : Un lieu en complexes. 06-01-18 à 18:53

lake : quel logiciel utilises-tu pour le graphique ?

merci par avance ...

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 06-01-18 à 22:27

Bonsoir carpediem,

Mais GeoGebra bien sûr! Je suis bien incapable d'en utiliser un autre!

J' ai une équation cartésienne du lieu dépendant du paramètre k>0

  En l'occurrence:

   (x^2+y^2)^2-(k^2-2)x^2-(k^2+2)y^2+1=0  

Je crée un curseur k (ici de 0 à 4)
  Je rentre l'équation en question.
   Dans les propriétés du curseur, je mets un incrément de 0.2 et je coche la case "Animer"
   Dans les propriétés de l'équation, je coche la case "trace"

  Et roulez jeunesse

A noter que les courbes obtenues diffèrent de celles de Robert Ferréol  d'une rotation de 90° (ici vu les symétries, un échange de x et y)


  

Posté par
carpediem
re : Un lieu en complexes. 07-01-18 à 10:52

ha oui d'accord ok !!

tu transformes d'abord en équation cartésienne, ce qui donne un polynome en x et y  ... facile à tracer par geogebra.

j'ai la même équation ... mais je ne vois pas comment la transformer plus (de façon simple)


merci

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 07-01-18 à 11:11

J'ai cru un moment (en regardant les courbes et comme avec les cercles lorsque k=2) qu'il y avait une factorisation possible .
Mais après réflexion, je ne crois pas...
J'ai aussi essayé en polaires; on obtient bien quelque chose mais rien de bien réjouissant...

Posté par
alainpaul
re : Un lieu en complexes. 08-01-18 à 10:46

Bonjour,

A cette occasion j'ai repris un vieux bouquin:"Recueil de problèmes sur la théorie des fonctions complexes" Editions de Moscou de MM Evgrafov et autres.

Il nous donne une construction géométrique de |z+\frac{1}{z}|

ainsi que de nombreuses représentations de champs vectoriels à potentiels complexes,

Amicalement,

Alain

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 09-01-18 à 17:58

Oui avec M(z) et M'(z'), il est facile de construire M' lorsqu' on connait M

   z'=\dfrac{1}{2}\left(z+\dfrac{1}{z}\right):

  Un inversion, une symétrie axiale et un milieu de deux points:

Un lieu en complexes.

Mais inversement comment construire M connaisant M' ?

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 10-01-18 à 17:48

M' a deux antécédents (symétriques par rapport à M') foyers d'une certaine ellipse dont on connait deux diamètres conjugués

Posté par
lake
re : Un lieu en complexes. 15-01-18 à 21:16

f est la transformation qui à M d'affixe z non nulle fait correspondre M' d'affixe z' avec:

    z'=\dfrac{1}{2}\left(z+\dfrac{1}{z}\right)

M'(z'), on cherche ses antécédents par f

Si M_1(z_1) est un antécédent, M_2\left(\dfrac{1}{z_1}\right) symétrique de M_1 par rapport à M' l'est aussi.

  On montre que l'ellipse de foyer M_1 et M_2 passant par O admet l'axe des ordonnées pour tangente en O et les diamètres conjugués OO' et PP' (ou inscrite dans le parallélogramme ABCD):

Un lieu en complexes.

On peut donc construire ses axes puis ses foyers M_1 et M_2

On peut reprendre les lignes de niveau:

    \left|z+\dfrac{1}{z}\right|=2k avec k>0

  On retrouve avec cette méthode les courbes lieux des foyers lorsque M' décrit des cercles centrés en O

   Un lieu en complexes.





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