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;u⃗,v⃗), on associe à tout point M d'affixe z non nulle, le point M' milieu du segment [MM1] où M1 est le point d'affixe z1.
Le point M' est appelé l'image du point M.
Montrer que les distances OM et OM1 vérifient la relation OM×OM1=1 et que les angles (u⃗;OM1) et (u⃗;OM) vérifient l'égalité des mesures suivantes
(u⃗;OM1)=−(u⃗;OM) à 2π près.
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).
Justifier que pour tout nombre complexe z non nul, le point M' a pour affixe z′=21(z+z1).
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.
Placer les points B, C, B' et C' sur la figure donnée en annexe 2 (à rendre avec la copie).
Déterminer l'ensemble des points M tels que M′=M.
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.
OM=∣z∣ et OM1=∣z1∣ donc :
OM×OM1=∣z∣×∣z1∣=∣z×z1∣=1
De plus :
(u⃗;OM)=arg(z)..[2π]
(u⃗;OM1)=arg(z1)=−arg(z)..[2π]
donc :
(u⃗;OM1)=−(u⃗;OM)..[2π].
Le point A1 est le point du cercle de centre O et de rayon 21 tel que les demi-droites [OA) et [OA1) soient symétriques par rapport à l'axe des abscisses. A' est le milieu de [AA1]
z′=21(zM+zM1)=21(z+z1)
zB′=21(2i+2i1)=21(2i−2i)=43i
zC′=21(−2i−2i1)=21(−2i+2i)=−43i
M=M′ si et seulement si :
z=21(z+z1)
2z=z+z1
z=z1
z2=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.
Soit M d'affixe z=eiθ un point du cercle de centre O et de rayon 1. On a:
z′=21(eiθ+eiθ1)=21(eiθ+e−iθ)=cosθ
cosθ est un réel compris entre -1 et 1 donc M′ appartient bien au segment [KL].
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