Mathématiques du secondaire qualifiant

Nombres complexes (15)

Cas particulier
Si a;b:c∈IR et Δ < 0 alors l'équation (E) définie par
az²+bz+c=0 admet deux solutions conjuguées.

S = { -b - i√(|Δ|) ; -b + i√(|Δ|) }
2a 2a
Exercice 1 tp

1) On considère l'équation (E) dans ℂ
Z²-(2-i)Z+3-i =0
(a) Déterminer Δ le discriminant de(E).
(b) Résoudre dans ℂ l'équation (E).

Correction

2) Δ = b²-4ac

a = 1 b = -(2-i) c = 3-i

Δ = (2-i)²-4(3-i)
= 4-4i+i²-12+4i
= -9 = (3i)²=δ²

Donc

ou z1 = -b - δ = 2-i - 3i
2a2
z2 = -b + δ = 2-i+3i
2a 2

ou encore
z1 = 1 - 2i et z2 = 1 + i
ainsi S = { 1 - 2i ; 1 + i }.

Exercice 2 tp

1) Déterminer une racine carrée de z=3+4i.
2) On considère l'équation (E) dans ℂ
Z²-iZ-1-i =0.
(a) Déterminer Δ le discriminant de(E).
(b) Résoudre dans ℂ l'équation (E).

Correction

1) On pose X=x+iy tel que X²=z.
x²-y²+2xyi=3+4i
ou encore x²-y²=3 et 2xy=4 > 0
et on a de plus |X|=|z|=√(3²+4²)=5.

{ x²-y² = 3
2xy = 4 > 0
x²+y² = √(3²+4²) = 5

donc 2x² = 3 + 5 = 8
et 2y² = 5 - 3 = 2.
On a (x.y > 0) donc x et y sont de même signe
donc (x = 2 et y = 1)
ou (x = -2 et y = -1)
ainsi δ=2+i ou δ=-2-i.

2) Δ = b²-4ac

a = 1 b = -i c = -1-i

Δ = (-i)²-4.1.(-1-i)
= -1+4+4i = 3+4i.
D'après la question (1)
3+4i = (2+i)² donc

ou z1 = -b - δ = i - 2-i
2a2
z2 = -b + δ = i+2+i
2a2

ainsi S = {-1 ; 1 + i}.

4.3.3 Somme et produit des racines

On considère un trinôme T(z)=az²+bz+c=0 tel que a≠0 qui admet deux racines z1 et z2 dans ℂ.

z1 + z2= - b et z1 x z2 = c
aa

Exemple
On considère le trinôme T(z)
T(z)=iz²+(1-i)z+4 de racines (z1 et z2)

z1 + z2= - (1-i) et z1 x z2 = 4
ii
Exercice 3 tp

Résoudre dans ℂ l'équation
(E) z²-(1+3i)z -2 + 2i = 0 sans calculer le discriminant.

Correction

Soient z1 et z2 les solutions de l'équation (E)

donc { z1 + z2 = 1+3i ⇔ { z1 + z2 = 2i + 1+i
z1 x z2 = -2+2i z1 x z2 = 2i(1+i)

On déduit donc S = {2i ; 1+i}.