Mathématiques : 2Bac SMA-SMB

Séance 6-1-1 : Nombres complexes - Partie 1 (Cours)

 

 

Professeur : Mr CHEDDADI Haitam

 

Sommaire

 

I- L’ensemble des nombres complexes

1-1/ Notion de nombre complexe

1-2/ Forme algébrique d'un nombre complexe

1-3/ Égalité de deux nombres complexes

II- Opérations sur les nombres complexes

2-1/ Addition et multiplication dans ℂ

2-2/ Opposé d'un complexe - différence de deux complexes

2-3/ Inverse d'un nombre complexe non nul - quotient de deux nombres complexes

III- Représentation géométrique d’un nombre complexe

3-1/ Affixe d'un point - affixe d’un vecteur

3-2/ Interprétation géométrique de la somme, la différence et la multiplication par un réel

3-3/ Interprétation complexe de la linéarité, du parallélisme et du barycentre

IV- Conjugué d’un nombre complexe

4-1/ Définition et interprétation géométrique

4-2/ Propriétés du conjugué

V- Module d’un nombre complexe

5-1/ Définition et interprétation géométrique

5-2/ Propriétés du module

VI- Forme trigonométrique d’un complexe

6-1/ Argument d'un nombre complexe non nul

6-2/ Forme trigonométrique d'un nombre complexe

6-3/ Angle de deux vecteurs et argument d'un complexe

6-4/ Notation exponentielle d'un nombre complexe non nul

 


I- L’ensemble des nombres complexes

 

1-1/ Notion de nombre complexe

Théorème 1

Il existe un ensemble noté ℂ contenant ℝ :

1- muni d’une addition notée + et d'une multiplication notée x, ou le plus souvent implicitement (c'est-à-dire sans symbole, comme dans ℝ) possédant les mêmes propriétés comme dans ℝ.

2- possédant un élément noté i dont le carré vaut -1 : i2=-1.

3- où tout élément z, appelé nombre complexe ou complexe, s’écrit de manière unique sous la forme z=x+iy, avec x et y réels.

 

 

Remarques

- On a : ℕ⊂ℤ⊂ℚ⊂ℝ⊂ℂ

- L’addition et la multiplication des nombres réels se prolongent aux nombres complexes et les règles de calcul restent les mêmes.

- Contrairement à ℝ, l'ensemble ℂ n'est usuellement muni d'aucune relation d’ordre, et nous ne pourrons donc pas dire qu’un nombre complexe est inférieur à un autre ou non plus qu’il est positif.

- Les nombres complexes x+iy et x+yi où (x;y)∈ℝ2 représentent le même nombre complexe.

- On a : ℂ=x+iy/x;y∈ℝ2

 

 

1-2/ Forme algébrique d'un nombre complexe

Définition 1

Étant donné z∈ℂ, il existe un unique couple (x;y)∈ℝ2 tel que z=x+iy.

L’écriture x+iy s'appelle la forme algébrique du nombre complexe z.

Le nombre x est la partie réelle de z notée Re(z) .

Le nombre y est la partie imaginaire de z notée Im(z) .

Un nombre complexe est réel lorsque sa partie imaginaire est nulle : z∈ℝ⇔Im(z)=0.

Un nombre complexe est dit imaginaire pur si sa partie réelle est nulle :z∈iℝ⇔Re(z)=0.

 

 

1-3/ Égalité de deux nombres complexes

Proposition 1

Deux nombres complexes sont égaux si et seulement si ils ont mêmes parties réelles et mêmes parties imaginaires.

En d'autres termes :

∀z;z'∈ℂ2  z=z'⇔Re(z)=Re(z') et Im(z)=Im(z')

 

Remarques

Le résultat de la proposition 1 est une conséquence immédiate de l'unicité de la forme algébrique d'un nombre complexe.

Pour tout nombre complexe z :

∀z;z'∈ℂ2  z=z'⇔Re(z)=Re(z') et Im(z)=Im(z')

 

II- Opérations sur les nombres complexes

 

2-1/ Addition et multiplication dans ℂ

Proposition 2

Soit z et z' deux nombres complexes tels que : z=x+iy et z'=x'+iy' avec x;x';y;y'∈ℝ4.

On a :

1- z+z'=x+x'+iy+y' et z×z'=xx'-yy'+ixy'+yx'

2- Pour tout λ∈ℝ : λz=λx+iλy

 

 

Remarques

Pour tout z;z'∈ℂ2 et pour tout λ∈ℝ, on a :

Rez+z'=Rez+Rez'Imz+z'=Imz+Imz'Reλz=λRezImλz=λImz

Si k∈ℕ, alors i2k=i2k=-1k. Il en résulte donc :

i4k=1  ;  i4k+1=i  ;  i4k+2=-1  ;  i4k+3=-i

 

2-2/ Opposé d'un complexe - différence de deux complexes

Proposition 3

Tout nombre complexe z=x+iy, où x et y sont des réels, possède un opposé dans ℂ noté -z, qui est le nombre complexe -x-iy, et on écrit -z =-x-iy.

Donc :

Re-z=-Rez et Im-z=-Imz

 

 

Définition 2

La différence de deux nombres complexes z et z' est le nombre z-z'=z+-z'.

 

 

Remarques

Si x, x', y et y' sont des nombres réels, alors : (x+iy )-(x'+iy')=x-x'+i(y- y')

Les identités remarquables vues dans ℝ restent aussi valables dans ℂ.

Ainsi, pour tous nombres complexes z1 et z2 on a :

(z1+z2)2=z12+2z1z2+z22(z1-z2)2=z12-2z1z2+z22(z1+z2)(z1-z2)=z12-z22

En particulier, on a les égalités suivantes, valables pour tout (a;b)∈ℝ2 :

(a+ib)2=a2-b2+2abi(a-ib)2=a2-b2-2abi(a+ib)(a-ib)=a2-b2

On a aussi :

(z1+z2)3=z13+3z12z2+3z1z22+z23(z1+z2)3=z13-3z12z2+3z1z22-z23z13-z23=(z1-z2)z12+z1z2+z22z13+z23=(z1+z2)z12-z1z2+z22

Et de façon générale, on a pour tout (z1;z2)∈ℂ2 et pour tout n∈ℕ* :

(z1+z2)n=∑p=0nCnp.z1p.z2n-p=∑q=0nCnq.z2q.z1n-q (Formule du binôme de Newton)

z1n-z2n=z1-z2z1n-1-z1n-2z2+...+z1z2n-2+z2n-1z1n-z2n=z1-z2∑k=0n-1z1n-k-1z2k

Un produit de nombres complexes est nul si, et seulement si, au moins un de ses facteurs est nul.

En particulier :

∀(z;z')∈ℂ2 z×z'=0⇔z=0 ou z'=0

 

 

2-3/ Inverse d'un nombre complexe non nul - quotient de deux nombres complexes

Proposition 4

Soit z=x+iy un nombre complexe non nul tels que (x;y)∈ℝ2-0,0.

L’inverse du nombre z est le nombre complexe noté 1z ou z-1 tel que :

1z=1x+iy=1x2+y2x-iy=xx2+y2-iyx2+y2

 

 

Proposition 5

Soit z=x+iy et z'=x'+iy' deux complexes où x, x', y et y' des réels tels que (x;y)≠(0;0).

Le quotient de z' par z est le nombre complexe noté z'z tel que z'z=z'×1z, et on a :

z'z=x'+iy'x+iy=xx'+yy'x2+y2+ixy'-yx'x2+y2

 

III- Représentation géométrique d’un nombre complexe

 

3-1/ Affixe d'un point - affixe d’un vecteur

Définition 3

Le plan P est muni d’un repère orthonormé direct (O;I→,J→).

Soit z=x+iy où (x;y)∈ℝ2 un nombre complexe.

L’unique point M, de coordonnées (x;y) dans (O;I→,J→), est appelé l’image du complexe z, et on écrit M(z).

Soit M un point, de coordonnées (x;y) dans (O;I→,J→).

Le nombre complexe z=x+iy est appelé l'affixe du point M. On le note Aff(M) ou zM.

 

 

Remarques

Le plan P est muni d’un repère orthonormé direct (O;I→,J→).

À partir de la définition 3, on peut identifier l’ensemble  au plan de la façon suivante :

- À tout nombre complexe z=x+iy on associe le point M(x;y).

- À tout point M(x;y) du plan P on associe le nombre complexe z=x+iy.

Ainsi, l’application f:ℂ→P   z→Mz est une bijection. Sa bijection réciproque est : f-1:P→ℂ    M→AffM

Le plan P est appelé alors le plan complexe, et on a :

∀M;N∈P2 AffM=AffN⇔M=N

Tout point de l’axe des abscisses est l’image d’un nombre réel, c’est pourquoi l’axe des abscisses
s’appelle l’axe réel. On a alors : Mz∈O;I→⇔z∈ℝ

Tout point B0;b de l’axe des ordonnées est l’image d’un nombre imaginaire pur AffB=bi, c’est pourquoi l’axe des ordonnées s’appelle l’axe imaginaire. On a alors : Mz∈O;J→⇔z∈iℝ

 

 

Définition 4

Le plan P est muni d’un repère orthonormé direct (O;I→,J→).

Soit z=x+iy un nombre complexe où .

Le vecteur u→=x.I→+y.J→ est appelé image du complexe z, et on écrit u→z.

De même, le nombre z est appelé affixe du vecteur u→, et on écrit Affu→=z ou parfois zu→=z.

 

Remarques

Soit z un nombre complexe.

On a : z=AffM⇔z=AffOM→

Soit V2 l'ensemble des vecteurs du plan.

L’application g:ℂ→V2   z↦w→z est une bijection de ℂ vers V2, et on a :

∀u→;v→∈V22u→=v→⇔Affu→=Affv→

 

 

3-2/ Interprétation géométrique de la somme, la différence et la multiplication par un réel

Proposition 6

Si v1→ et v2→ sont deux vecteurs du plan d'affixes respectives z1 et z2, alors l'affïxe du vecteur v1→+v2→ est z1+z2.

En d’autres termes : Affv1→+v2→=Affv1→+Affv2→.

Si M1 et M2 sont les images respectives des affixes z1 et z2, alors l’image du nombre z1+z2 est le point S tel que : OS→=OM1→+OM2→ (C'est-à-dire OM1SM2 est un parallélogramme).

 

 

Remarques

Soit z un nombre complexe et u→(z) et v→(-z) deux vecteurs du plan.

On sait que Aff(0→)=0 et z+(-z)=0, donc d'après la proposition 6, on en déduit que u→+v→=0→.

Ainsi v→=-u→ et alors : Aff(-u→)=-Aff(u→).

Soit M(z) et M'(-z). Comme O(0) et z+(-z)=0, alors OM→+OM'→=OO→=0→, et par suite OM'→=-OM→.

Ainsi, le point M'(-z) est le symétrique de point M(z) par rapport à O.

On peut aussi interpréter géométriquement l’addition de la manière suivante :

Étant donné un vecteur u→ d’affïxe a, la translation de vecteur u→ transforme le point M d’affixe z, en le point M' d’affixe z'=z+a.

 

 

Proposition 7

Soit M1(z1) et M2(z2) deux points du plan complexe.

Alors l’affixe du vecteur M1M2→ est z2-z1.

En d'autres termes : AffM1M2→=AffM2-AffM1

 

 

 

Proposition 8

Si u→ est un vecteur d'affixe z et λ un nombre réel, alors l’affixe du vecteur λu→ est λz.

En d’autres termes : Affλu→=λ.Affu→

Si M(z) est un point du plan, alors l'image du nombre complexe λz est le point P défini par : OP→=λOM→.

 

 

Remarque

A l’aide des propositions 6 et 8, on peut établir le résultat suivant :

Si v1→ et v2→ sont deux vecteurs du plan, alors pour tout λ1;λ2∈ℝ2, on a :

Affλ1v1→+λ2v2→=λ1Affv1→+λ2Affv2→

 

 

3-3/ Interprétation complexe de la linéarité, du parallélisme et du barycentre

Proposition 9

Soient A, B et C des points deux à deux distincts d’affixes respectives zA, zB et zC.

Les points A, B et C sont alignés si et seulement si : zC-zAzB-zA∈ℝ

 

 

Proposition 10

Soient A, B, C et D quatre points du plan d'affixes respectives zA, zB, zC et zD tels que A≠B et C≠D.

Les droites AB et (CD) sont parallèles si et seulement si : zD-zCzB-zA∈ℝ

 

 

Proposition 11

Soit A et B deux points du plan d'affixes respectives zA et zB, et soit α;β∈ℝ2 tel que α+β≠0.

L’affixe du barycentre G du système pondéré a;α;B;β est le complexe : zG=αzA+βzBα+β

 

 

Remarques

Si AzA et BzB alors l'affixe du milieu I du segment AB est le nombre complexe zI=zA+zB2.

En fait ceci n'est rien qu'un cas particulier du barycentre où les « poids » sont égaux.

On peut généraliser le résultat de la proposition 11 pour le barycentre de plus de deux points.

Plus précisément : si n est un entier naturel supérieur ou égal à 2 et α1,α2,....,αn des réels tels que α1+α2+....+αn≠0, alors le barycentre G du système pondéré A1;α1,A2;α2,....,An;αn a pour affixe :

zG=α1zA1+α2zA2+...+αnzAnα1+α2+...+αn

 

IV- Conjugué d’un nombre complexe

 

4-1/ Définition et interprétation géométrique

Définition 5

Soit z=x+iy un nombre complexe avec (x;y)∈ℝ2.

On appelle conjugué de z le nombre complexe x-iy, noté z, et on écrit : z=x+iy = x-iy.

On a alors: z = Re(z)-iIm(z) et z=z

 

 

Interprétation géométrique de la conjugaison

Soit z=x+iy un nombre complexe avec (x;y)∈ℝ2.

La symétrie par rapport à l'axe des abscisses transforme le point M(x;y) en N(x;-y), d'affixe Aff(N)=Aff(M).

La symétrie par rapport à l'axe des abscisses transforme le point M(x;y) en Q(-x;y),  d'affixe Aff(Q)=-Aff(M).

 

 

4-2/ Propriétés du conjugué

Proposition 12

Étant donné z∈ℂ, on a :

Rez=12z+zImz=12iz-zz.z=Rez2+Imz2

On a donc :

z∈ℝ⇔z=zz∈iℝ⇔z=-z

Remarque

En pratique, pour éliminer les complexes du dénominateur d'une fraction, on multiplie numérateur et dénominateur par le conjugué du dénominateur.

 

 

Proposition 13

Soit z et z' deux nombres complexes.

On a alors les propriétés suivantes :

- z+z'=z+z' et z.z'=z.z'

- Pour tout λ∈ℝ : λz=λz

- Si z≠0, alors 1z=1z et z'z=z'z

- Si z≠0 et n∈ℤ, alors zn=zn

 

 

Remarques

1- Soit n≥2 , et z1,z2,...,zn des nombres complexes. Alors :

∑k=1nzk=∑k=1nzk     et   ∏k=1nzk=∏k=1nzk

2- Soit P(z) un polynôme dans ℂ à coefficients réels : P(z)=anzn+an-1zn-1+...+a1z+a0

(les nombres a0, a1,...,an. an sont alors réels). On a alors pour tout z∈ℂ :

P(z)=anzn+an-1zn-1+...+a1z+a0P(z)=anzn+an-1zn-1+...+a1z+a0

Puisque pour tout entier k compris entre 1 et n (au sens large) : ak=ak et zk=zk

Alors P(z)=anzn+an-1zn-1+...+a1z+a0=P(z).

En particulier, si α est racine du polynôme P (c’est-à-dire P(α)=0), alors α est aussi racine de P car : P(α)=P(α)=0

On obtient alors le résultat important suivant :

« Si α est racine d'un polynôme à coefficients réels, alors α est aussi racine de ce polynôme »

 

V- Module d’un nombre complexe

 

5-1/ Définition et interprétation géométrique

Définition 6

Soit z=x+iy un nombre complexe avec (x;y)∈ℝ2.

Le module de z est le réel positif noté z défini par : z=z.z=x2+y2

On a alors : z=Rez2+Imz2

Remarques

La notion de module prolonge celle de la valeur absolue, c'est-à-dire que le module d'un nombre réel est égal à sa valeur absolue.

On a pour tout z∈ℂ : z2=z.z et z=z. Si z≠0 alors : z=z2z

 

 

Interprétation géométrique du module

Étant donné z∈ℂ, d’image M, le module de z est la distance OM : z=OM→=OM

Si u→ est un vecteur d'affixe z, alors : z=u→

 

Proposition 14

La distance entre deux points A et B, d’affixes respectives a et b, est : AB→=AB=b-a

 

 

Proposition 15

Soit a un nombre complexe et r un réel strictement positif. On note A l’image de a.

L'ensemble des images M(z) des nombres complexes z tels que :

  • z-a=r est le cercle C de centre A et de rayon r.
  • z-a≤r est le disque fermé D de centre A et de rayon r.
  • z-a<r est le disque ouvert Δ de centre A et de rayon r.

 

 

5-2/ Propriétés du module

Proposition 16

Soit z et z' deux nombres complexes. On a les propriétés suivantes :

- z≥0 et Rez≤z et Imz≤z

- z=0⇔z=0 et z-z'=0⇔z=z'

- z×z'=z×z'

- z=z=-z=-z

Si z≠0 et n∈ℤ alors : 1z=1z et z'z=z'z et zn=zn

Remarque

Si n est un entier supérieur ou égal à 2, et z1,z2,...,zn des nombres complexes, alors :

∏k=1nzk=∏k=1nzk

 

 

Proposition 17

Étant donné deux nombres complexes z et z', on a : z+z'≤z+z'

C'est l'inégalité triangulaire pour les nombres complexes.

 

 

VI- Forme trigonométrique d’un complexe

 

6-1/ Argument d'un nombre complexe non nul

Définition 7

Soit z un nombre complexe non nul, d’image M dans le plan complexe P.

Toute mesure θ de l'angle orienté I→;OM→^ s’appelle un argument de z.

On le note argz et on écrit : argz≡θ2π

 

 

Remarques

Soit z un nombre complexe non nul.

Si θ est un argument du nombre complexe z, alors tout nombre réel de la forme θ+2kπ avec k∈ℤ est aussi un argument de z.

Dans la pratique, on prend souvent θ dans l'intervalle ]-π,π], c'est-à-dire la mesure principale de l’angle I→;OM→^.

Le nombre 0 est l'unique nombre complexe qui n’a pas d'argument.

 

 

6-2/ Forme trigonométrique d'un nombre complexe

Proposition 18

Soit z=x+iy un nombre complexe non nul avec (x;y)∈ℝ2 et θ un argument de z.

Alors x=zcosθ et y=zsinθ.

Tout nombre complexe non nul z s’écrit de manière unique sous la forme z=z(cosθ+isinθ), où θ est un argument de z.

 

 

Définition 8

Soit z un nombre complexe non nul et θ un argument de z.

L’écriture z=z(cosθ+isinθ) est appelée une écriture trigonométrique ou forme trigonométrique du nombre complexe z.

Notation simplifiée : z=z;θ

Remarque

Tout nombre complexe non nul admet une infinité de formes trigonométriques.

Si z∈ℂ* alors : z=z(cosargz+isinargz)

 

 

Définition 9

Soit z un nombre complexe non nul et M son image dans le plan complexe.

On pose r=OM et θ une mesure de l'angle I→;OM→^ argz≡θ2π.

Le couple r;θ est appelé le couple des coordonnées polaires du point M par rapport à l’axe polaire (O;I→). Le point O est le pôle

 

Proposition 19

Soit z∈ℂ*.

Si z=r(cosθ+isinθ) tel que r∈ℝ* et θ∈ℝ, alors : z=r et θ≡argz2π

 

 

Proposition 20

Soit z un nombre complexe non nul.

On a les équivalences suivantes :

z∈ℝ*⇔argz≡0πz∈ℝ+*⇔argz≡02πz∈ℝ-*⇔argz≡π2πz∈iℝ*⇔argz≡π2πz∈iℝ+*⇔argz≡π22πz∈iℝ-*⇔argz≡-π22π

 

 

Remarques

1- Les propositions 18 et 19 nous indiquent que toute écriture du genre r(cosθ+isinθ) avec r∈ℝ+* et θ∈ℝ est une forme géométrique d’un nombre complexe de module r et d’argument θ.

2- La proposition 20 nous facilite la détermination d’une forme trigonométrique d’un nombre réel ou imaginaire pur. En effet, si x est un nombre réel strictement positif, alors :

 

3- La détermination d’une écriture trigonométrique d’un nombre complexe non nul z est équivalente à la détermination de son module et d’un de ces arguments. Pratiquement :

Si z=x+iy avec (x;y)∈ℝ2-0,0 alors z=x2+y2, et donc :

zz=xx2+y2+iyx2+y2

Et si argz≡θ2π alors z=z(cosθ+isinθ), et donc :

zz=cosθ+isinθ

Par conséquent : cosθ=xx2+y2 et sinθ=yx2+y2

Ainsi, la connaissance de cosθ et sinθ permet la détermination d’un argument de z. (On pourra utiliser les boutons cos-1 et sin-1 de la calculatrice).

4- Si z=λ(cosθ+isinθ) avec λ∈ℝ-* alors z=-λ. Par suite : z=λ(cosθ+π+isinθ+π) est une forme trigonométrique du nombre z.

 

Proposition 21

Pour des nombres complexes non nuls z et z', on a :

z'=z⇔z'=z et argz'≡argz2πz'=z⇔z'=z et argz'≡-argz2πz'=-z⇔z'=z et argz'≡π+argz2π

 

 

Corollaire

Soit z un nombre complexe non nul.

Si z=[r,θ] alors : z=[r,-θ] et -z=[r,π+θ].

En particulier, on a : argz≡-argz2π et arg-z≡π+argz2π

 

Proposition 22

Soient z et z' deux nombres complexes non nuis tels que z=[r,θ] et z'=[r',θ']

On a les relations suivantes :

1 zz'=[rr',θ+θ']  et  argzz'≡argz+argz'2π2 1z=1r;-θ  et  arg1z≡-argz2π3 zz'=rr';θ-θ'  et  argzz'≡argz-argz'2π4 ∀n∈ℤ zn=[rn,nθ]  et  argzn≡nargz2π

 

 

Remarques

Soit n un entier supérieur ou égal à 2, et z1,z2,...,zn z, , z2 ,.. zn des nombres complexes non nuis. Alors :

arg∏k=1nzk=∑k=1nargzk 2π

Si z1 et z2 sont deux nombres complexes non nuls tels que z1+z2≠0, alors on n'a pas en général argz1+z2≡argz1+argz22π.

Contre-exemple :

arg1+argi≡π22π et arg1+i≡π42π et π2≢π42π

Soit z et z' deux nombres complexes non nuls, et soit M et M' leurs images respectives dans le plan rapporté à un repère orthonormé (O;I→;J→)

À partir de la proposition 22, on peut déduire que le point P(z.z') est le point du plan complexe tel que :

OP=OM×OM' et I→;OP→^≡I→;OM→^+I→;OM'→^ 2π

 

 

6-3/ Angle de deux vecteurs et argument d'un complexe

Proposition 23

Soit u→ et v→ deux vecteurs non nuis d'affixes respectives z et z', et soit A, B, C et D des points du plan complexe d'affixes respectives zA, zB , zCet zD tels que A≠B et C≠D.

Alors le nombre complexe z'z a pour argument toute mesure de l'angle u→;v→^. Ainsi :

1- I→;u→^≡argz 2π et I→;AB→^≡argzB-zA 2π (argument de l'affixe du vecteur AB→).

2- u→;v→^≡argz'z2π et AB→;CD→^≡argzD-zCzB-zA 2π

 

 

Proposition 24

Soit u→ et v→ deux vecteurs non nuls d'affixes respectives z et z', et soit A, B, C et D des points deux à deux distincts du plan complexe d'affixes respectives zA, zB , zCet zD. On a :

1- Les vecteurs u→ et v→ sont colinéaires si, et seulement si, argz'z≡0π z'z∈ℝ

Et : AB∥CD⇔argzD-zCzB-zA≡0 2π

2- Les vecteurs u→ et v→ sont orthogonaux si, et seulement si, argz'z≡π2π z'z∈iℝ

Et : AB⊥CD⇔argzD-zCzB-zA≡π2 2π

3- Les points A, B, C et D sont alignés ou cocycliques (appartenant au même cercle) si, et seulement si : zC-zAzB-zA÷zC-zDzB-zD∈ℝ

 

 

6-4/ Notation exponentielle d'un nombre complexe non nul

Définition 10

Pour tout réel θ, on note eiθ le nombre complexe de module 1 et d’argument θ.

Autrement dit : eiθ=cosθ+isinθ

 

 

Remarques

D’après la définition 10, les nombres complexes de la forme eiθ (avec θ∈ℝ) sont les affixes des points du plan complexe situés sur le cercle trigonométrique, et inversement, tout point du cercle trigonométrique a une affixe de la forme eiθ (avec θ∈ℝ).

Par convention, on écrit pour tout θ∈ℝ : ei-θ=eiθ

Lorsque θ=0, alors on a eiθ=1 ; ainsi, cette nouvelle définition est donc compatible avec la valeur que donne en 0 la fonction exponentielle déjà connue sur ℝ.

 

 

Proposition 25

Soit θ et θ' deux nombres réels. Alors :

1 eiθ=1 et argeiθ≡θ 2π2 eiθ×eiθ'=eiθ+θ'3 e-iθ=eiθ=1eiθ=cosθ-isinθ4 eiθeiθ'=eiθ-θ'5 eiθ=eiθ'⇔θ≡θ' 2π6 -eiθ=eiθ+π

 

 

Définition 11

Soit z un nombre complexe non nul de module r et d’argument θ.

L’écriture z=reiθ est appelée la notation exponentielle ou l’écriture exponentielle du nombre z.

 

 

Proposition 26

Pour tout réel θ et pour tout entier relatif n, on a eiθn=einθ, ou encore, par définition de eiθ :

cosθ+isinθn=cosnθ+isinnθ

« Formule de Moivre »

Pour tout réel θ :

cosθ=eiθ+e-iθ2 et sinθ=eiθ-e-iθ2i

« Formules d'Euler »