Racines n-ièmes d'un nombre complexe quelconque sous forme exponentielle
Terminale générale Spé · Option Mathématiques Expertes
À retenir
• Tout complexe non nul Z = R e^i (R > 0) admet **exactement n racines n-ièmes** : z_k = [n]R \, e^i(/n + 2k/n) pour k \0, 1, , n - 1\ • Le module de chaque racine est [n]R = R^1/n. • On obtient toutes les racines en multipliant une racine particulière z_0 = [n]Re^i/n par les n racines de l'unité U_n : z_k = z_0 _k.
Le cours
1. Le résultat Soit n 2 et Z = Re^i un nombre complexe non nul (R > 0). L'équation z^n = Z admet exactement n solutions dans C, les racines n-ièmes de Z : z_k = [n]R\; e^i(/n + 2k/n), k \0, 1, , n - 1\ 2. Méthode par identification 1. Écrire le second membre sous forme exponentielle Re^i. 2. Poser z = re^i avec r > 0 : l'équation devient r^n e^in = Re^i. 3. Identifier les modules : r^n = R, donc r = [n]R (seule solution positive). 4. Identifier les arguments à 2 près : n = + 2k, donc = /n + 2k/n, et prendre k = 0, 1, , n - 1. 3. Lien avec les racines de l'unité Si z_0 = [n]R\,e^i/n, toutes les solutions sont les produits z_0\,_k où _k = e^i2k/n parcourt U_n. Leurs images sont donc les sommets d'un polygone régulier à n côtés, centré en O, inscrit dans le cercle de rayon [n]R. 4. Attention Ne pas s'arrêter à la première racine : z^2 = 4i a deux solutions. Comme 4i = 4e^i/2, on trouve z = 2e^i/4 = 2 + i2 et son opposé -2 - i2. Le pas entre deux arguments consécutifs est 2/n : on divise aussi le 2k par n.
Dans ce chapitre
- Angles orientés et mesures sur le cercle trigonométrique de Première
- Formules d'addition et de duplication trigonométriques de Première
- Trigonométrie du cercle, cosinus, sinus et repérage polaire de Première
- Propriétés algébriques des arguments d'un produit et d'un quotient
- Linéarisation trigonométrique et puissances par les formules d'Euler
- Racines n-ièmes de l'unité Un et somme des racines
- Racines n-ièmes d'un nombre complexe quelconque sous forme exponentielle
- Interprétation géométrique du module et argument de (zC - zA)/(zB - zA)
- Caractérisation de l'alignement et orthogonalité par les arguments complexes
- Transformations complexes du plan : translations, homothéties et rotations
- Forme trigonométrique et argument
- Forme exponentielle, formules d'Euler et de Moivre
- Racines n-ièmes de l'unité et géométrie des complexes
- Bilan : Synthèse et méthode sur Nombres complexes : Forme trigonométrique, exponentielle et géométrie