Exercice 10 (Nat 2013 S.O)
On considère dans le plan complexe muni d’un repère orthonormé direct ( O , u ⃗ , v ⃗ ) (O,\vec{u},\vec{v}) ( O , u , v ) , les points A A A , B B B , C C C et D D D d’affixes respectives : a = 7 + 2 i a=7+2i a = 7 + 2 i , b = 4 + 8 i b=4+8i b = 4 + 8 i , c = − 2 + 5 i c=-2+5i c = − 2 + 5 i et d = 10 + 11 i d=10+11i d = 10 + 11 i
Calculer d − c b − c \dfrac{d-c}{b-c} b − c d − c puis déduire que les points B B B , C C C et D D D sont alignés.
a. vérifie que ( 1 + i ) ( − 3 + 6 i ) = − 9 + 3 i (1+i)(-3+6i)=-9+3i ( 1 + i ) ( − 3 + 6 i ) = − 9 + 3 i , puis montrer que c − a b − a = 1 + i \dfrac{c-a}{b-a}=1+i b − a c − a = 1 + i
b. Ecrire le nombre 1 + i 1+i 1 + i sous forme trigonométrique.
c. En déduire que A C = A B 2 AC=AB\sqrt{2} A C = A B 2 ; et donner une mesure de l’angle orienté ( A B → , A C → ) ^ \widehat{(\overrightarrow{AB},\overrightarrow{AC})} ( A B , A C )
A ( a ) A(a) A ( a ) , B ( b ) B(b) B ( b ) , C ( c ) C(c) C ( c ) et D ( d ) D(d) D ( d ) avec : a = 7 + 2 i a=7+2i a = 7 + 2 i , b = 4 + 8 i b=4+8i b = 4 + 8 i , c = − 2 + 5 i c=-2+5i c = − 2 + 5 i et d = 10 + 11 i d=10+11i d = 10 + 11 i
1/
d − c b − c = 10 + 11 i − ( − 2 + 5 i ) 4 + 8 i − ( − 2 + 5 i ) = 12 + 6 i 6 + 3 i = 6 ( 2 + i ) 3 ( 2 + i ) = 2 \begin{aligned}
\dfrac{d-c}{b-c}&=\dfrac{10+11i-(-2+5i)}{4+8i-(-2+5i)}\\
&=\dfrac{12+6i}{6+3i}=\dfrac{6(2+i)}{3(2+i)}=2
\end{aligned} b − c d − c = 4 + 8 i − ( − 2 + 5 i ) 10 + 11 i − ( − 2 + 5 i ) = 6 + 3 i 12 + 6 i = 3 ( 2 + i ) 6 ( 2 + i ) = 2
Comme d − c b − c = 2 ∈ R \dfrac{d-c}{b-c}=2\in\R b − c d − c = 2 ∈ R , alors les points B B B , C C C et D D D sont alignés.
2/a/
( 1 + i ) ( − 3 + 6 i ) = − 3 + 6 i − 3 i + 6 i 2 = − 3 + 3 i − 6 = − 9 + 3 i \begin{aligned}
(1+i)(-3+6i)&=-3+6i-3i+6i^2\\&=-3+3i-6\\
&=-9+3i
\end{aligned} ( 1 + i ) ( − 3 + 6 i ) = − 3 + 6 i − 3 i + 6 i 2 = − 3 + 3 i − 6 = − 9 + 3 i
c − a b − a = − 2 + 5 i − ( 7 + 2 i ) 4 + 8 i − ( 7 + 2 i ) = − 9 + 3 i − 3 + 6 i = ( 1 + i ) ( − 3 + 6 i ) − 3 + 6 i = 1 + i \begin{aligned}
\dfrac{c-a}{b-a}&=\dfrac{-2+5i-(7+2i)}{4+8i-(7+2i)}\\
&=\dfrac{-9+3i}{-3+6i}\\
&=\dfrac{(1+i)(-3+6i)}{-3+6i}\\
&=1+i
\end{aligned} b − a c − a = 4 + 8 i − ( 7 + 2 i ) − 2 + 5 i − ( 7 + 2 i ) = − 3 + 6 i − 9 + 3 i = − 3 + 6 i ( 1 + i ) ( − 3 + 6 i ) = 1 + i
b/ Forme trigo de 1 + i 1+i 1 + i
∣ 1 + i ∣ = 1 2 + 1 2 = 2 |1+i|=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt{2} ∣1 + i ∣ = 1 2 + 1 2 = 2
1 + i = 2 ( 1 2 + i 1 2 ) = 2 ( 2 2 + i 2 2 ) = 2 ( cos ( π 4 ) + i sin ( π 4 ) ) \begin{aligned}
1+i&=\sqrt{2}\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}+i\dfrac{1}{\sqrt{2}}\right)\\
&=\sqrt{2}\left(\dfrac{\sqrt{2}}{2}+i\dfrac{\sqrt{2}}{2}\right)
\\&=\sqrt{2}\left(\cos(\dfrac{\pi}{4})+i\sin(\dfrac{\pi}{4})\right)
\end{aligned} 1 + i = 2 ( 2 1 + i 2 1 ) = 2 ( 2 2 + i 2 2 ) = 2 ( cos ( 4 π ) + i sin ( 4 π ) )
c/
On a : c − a b − a = 1 + i \dfrac{c-a}{b-a}=1+i b − a c − a = 1 + i
⟹ ∣ c − a b − a ∣ = ∣ 1 + i ∣ = 2 \implies |\dfrac{c-a}{b-a}|=|1+i|=\sqrt{2} ⟹ ∣ b − a c − a ∣ = ∣1 + i ∣ = 2
⟹ A C A B = 2 \implies \dfrac{AC}{AB}=\sqrt{2} ⟹ A B A C = 2 ,
et donc A C = A B 2 AC=AB\sqrt{2} A C = A B 2
arg ( c − a b − a ) = arg ( 1 + i ) ≡ π 4 [ 2 π ] \arg(\dfrac{c-a}{b-a})=\arg(1+i) \equiv \dfrac{\pi}{4} ~~[2\pi] arg ( b − a c − a ) = arg ( 1 + i ) ≡ 4 π [ 2 π ]
Comme ( A B → , A C → ‾ ) ≡ arg ( c − a b − a ) [ 2 π ] (\overline{\overrightarrow{AB},\overrightarrow{AC}}) \equiv \arg(\dfrac{c-a}{b-a}) ~~[2\pi] ( A B , A C ) ≡ arg ( b − a c − a ) [ 2 π ]
Alors :π 4 \dfrac\pi4 4 π est une meseure de l’angle orienté ( A B → , A C → ^ ) (\widehat{\overrightarrow{AB},\overrightarrow{AC}}) ( A B , A C )