Programme

Maths (Spé) — Algèbre

Nombres complexes

Forme algébrique, module, argument, géométrie complexe

Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 11 questionsGratuit, sans pub

Cours de spé Maths. Même notion dans une autre matière : Nombres complexes : forme algébrique et géométrie — Maths expertes · Nombres complexes : forme trigonométrique et exponentielle — Maths expertes

Résumé

Option maths expertes : depuis la réforme de 2019, les nombres complexes ne sont plus au programme de la spécialité mathématiques ; ils relèvent de l'option maths expertes. Ce chapitre est un approfondissement pour les élèves de spécialité. Et si $x^2 + 1 = 0$ avait une solution ? Pour la trouver, on invente un nombre $i$ tel que $i^2 = -1$ : c'est l'acte de naissance des nombres complexes. Tout complexe s'écrit alors $z = a + bi$ (forme algébrique), avec $a = \operatorname{Re}(z)$ sa partie réelle et $b = \operatorname{Im}(z)$ sa partie imaginaire. Géniale idée : on dessine $z$ en associant à $z = a + bi$ le point $M(a\,;b)$ du plan complexe. Le module $|z| = \sqrt{a^2 + b^2}$ devient la distance $OM$, et l'argument $\theta = \arg(z)$ l'angle de direction. Deux écritures de plus, la forme trigonométrique $z = r(\cos\theta + i\sin\theta)$ et la forme exponentielle $z = r\,e^{i\theta}$, transforment les multiplications en jeu d'enfant : les modules se multiplient, les arguments s'ajoutent. Au bout du chemin : toute équation du second degré se résout (même avec $\Delta < 0$), et les transformations du plan (translations, rotations, homothéties) s'écrivent en une ligne.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Nombres complexes, extraits du quiz de révision.

Que vaut $i^2$ ?
Réponse :
$-1$
Par définition même de $i$, on a $i^2 = -1$. C'est ce qui permet de résoudre $x^2 + 1 = 0$ et fonde tout le calcul dans $\mathbb{C}$.
La forme algébrique de $(2 + 3i)(1 - 4i)$ est :
Réponse :
$14 - 5i$
On développe : $2 - 8i + 3i - 12i^2$. Comme $i^2 = -1$, $-12i^2 = +12$, d'où $(2 + 12) + (-8 + 3)i = 14 - 5i$. Oublier de transformer $i^2$ en $-1$ donnerait une fausse partie réelle.
Le module de $z = 3 + 4i$ est :
Réponse :
$5$
$|z| = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5$. Le module est $\sqrt{a^2 + b^2}$, pas $a + b = 7$.
Le conjugué de $z = 2 - 3i$ est :
Réponse :
$2 + 3i$
Le conjugué de $z = a + bi$ est $\bar{z} = a - bi$ : on change le signe de la partie imaginaire. Ici $b = -3$, donc $\bar{z} = 2 + 3i$.