Nombres complexes - Bac S Métropole 2009

Exercice 4

5 points - Candidats n'ayant pas suivi l'enseignement de spécialité

Dans le plan complexe muni d'un repère orthonormal direct (O; vecu, vecv), on associe à tout point M d'affixe z non nulle, le point M' milieu du segment [MM_1]M_1 est le point d'affixe 1/z.
Le point M' est appelé l'image du point M.

1.

a. Montrer que les distances OM et OM_1 vérifient la relation OM * OM_1= 1 et que les angles (vecu;vec(OM_1)) et (vecu;vec(OM)) vérifient l'égalité des mesures suivantes
(vecu;vec(OM_1)) = - (vecu;vec(OM)) à 2pi près.
b. Sur la figure donnée en annexe 2 (à rendre avec la copie) le point A appartient au cercle de centre O et de rayon 2.
Construire le point A' image du point A. (On laissera apparents les traits de construction).

Bac S 2009 exercice 4
Annexe 2
2.

a. Justifier que pour tout nombre complexe z non nul, le point M' a pour affixe z' = 1/2(z + 1/z).
b. Soient B et C les points d'affixes respectives 2i et -2i. Calculer les affixes des points B' et C' images respectives des points B et C.
c. Placer les points B, C, B' et C' sur la figure donnée en annexe 2 (à rendre avec la copie).
3. Déterminer l'ensemble des points M tels que M' = M.
4. Dans cette question, toute trace de recherche même incomplète, ou d'initiative même non fructueuse, sera prise en compte dans l'évaluation.
Montrer que si le point M appartient au cercle de centre O et de rayon 1 alors son image M' appartient au segment [KL] où K et L sont les points d'affixes respectives -1 et 1.
1.
a.OM=|z| et OM_1=|1/z| donc :
OM* OM_1 = |z|* |1/z|= |z * 1/z|=1
De plus :
(vecu; vec(OM)) = arg(z)..[2pi]
(vecu; vec(OM_1)) = arg(1/z)=-arg(z)..[2pi]
donc :
(vecu;vec(OM_1))=-(vecu;vec(OM)) ..[2pi].
b.Le point A_1 est le point du cercle de centre O et de rayon 1/2 tel que les demi-droites [OA) et [OA1) soient symétriques par rapport à l'axe des abscisses. A' est le milieu de [AA1]
2.

a. z' = 1/2(z_M+z_(M_1))=1/2(z+1/z)
b. z_(B')=1/2(2`i`+1/(2`i`))=1/2(2`i`-`i`/2)=3/4`i`
z_(C')=1/2(-2`i`-1/(2`i`))=1/2(-2`i`+`i`/2)=-3/4`i`
c.

BAC S 2009 Complexes
3. M=M' si et seulement si :
z=1/2(z+1/z)
2z=z+1/z
z=1/z
z^2 = 1
z=1 ou z=-1
L''ensemble des points M tels que M'=M est l'ensemble formé des points K et L d'affixes respectives -1 et 1.
4.Soit M d'affixe z=`e`^(`i`theta) un point du cercle de centre O et de rayon 1. On a:
z'=1/2(`e`^(`i`theta)+1/(`e`^(`i`theta)))=1/2(`e`^(`i`theta)+`e`^(-`i`theta)) = cos theta
cos theta est un réel compris entre -1 et 1 donc M' appartient bien au segment [KL].

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