ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 4 — Nombres complexes et trigonométrie · Forme trigonométriqueExercice 28Calcul1. Écrire sous forme algébrique (1+i)18(1 + \mathrm{i})^{18}, (1+i31−i)20\Big(\dfrac{1 + \mathrm{i}\sqrt{3}}{1 - \mathrm{i}}\Big)^{20} et (1−i)10(3+i)5(−1−i3)10\dfrac{(1 - \mathrm{i})^{10}(\sqrt{3} + \mathrm{i})^{5}}{(-1 - \mathrm{i}\sqrt{3})^{10}}.2. Déterminer les entiers naturels nn tels que (1+i3)n(1 + \mathrm{i}\sqrt{3})^{n} soit un réel positif, puis ceux tels que (3+i)n(\sqrt{3} + \mathrm{i})^{n} soit imaginaire pur.Corrigé1. On passe en forme trigonométrique avant d'élever à la puissance. (1+i)18=29 e18iπ/4=29 eiπ/2,(2 eiπ/32 e−iπ/4)20=210 e35iπ/3=210 e−iπ/3,(1 + \mathrm{i})^{18} = 2^{9}\,\mathrm{e}^{18\mathrm{i}\pi/4} = 2^{9}\,\mathrm{e}^{\mathrm{i}\pi/2}, \qquad \Big(\frac{2\,\mathrm{e}^{\mathrm{i}\pi/3}}{\sqrt{2}\,\mathrm{e}^{-\mathrm{i}\pi/4}}\Big)^{20} = 2^{10}\,\mathrm{e}^{35\mathrm{i}\pi/3} = 2^{10}\,\mathrm{e}^{-\mathrm{i}\pi/3},25 e−5iπ/2×25 e5iπ/6210 e−20iπ/3=ei(−5π/2+5π/6+20π/3)=e5iπ.\frac{2^{5}\,\mathrm{e}^{-5\mathrm{i}\pi/2} \times 2^{5}\,\mathrm{e}^{5\mathrm{i}\pi/6}}{2^{10}\,\mathrm{e}^{-20\mathrm{i}\pi/3}} = \mathrm{e}^{\mathrm{i}(-5\pi/2 + 5\pi/6 + 20\pi/3)} = \mathrm{e}^{5\mathrm{i}\pi}.(1+i)18=512 i(1+i31−i)20=512−5123 i(1−i)10(3+i)5(−1−i3)10=−1\boxed{(1 + \mathrm{i})^{18} = 512\,\mathrm{i} \qquad \Big(\frac{1 + \mathrm{i}\sqrt{3}}{1 - \mathrm{i}}\Big)^{20} = 512 - 512\sqrt{3}\,\mathrm{i} \qquad \frac{(1 - \mathrm{i})^{10}(\sqrt{3} + \mathrm{i})^{5}}{(-1 - \mathrm{i}\sqrt{3})^{10}} = -1}2. On a (1+i3)n=2n einπ/3(1 + \mathrm{i}\sqrt{3})^{n} = 2^{n}\,\mathrm{e}^{\mathrm{i} n\pi/3}, réel positif si et seulement si nπ3≡0 [2π]\frac{n\pi}{3} \equiv 0\ [2\pi] ; et (3+i)n=2n einπ/6(\sqrt{3} + \mathrm{i})^{n} = 2^{n}\,\mathrm{e}^{\mathrm{i} n\pi/6}, imaginaire pur si et seulement si nπ6≡π2 [π]\frac{n\pi}{6} \equiv \frac{\pi}{2}\ [\pi]. n≡0 [6]etn≡3 [6]\boxed{n \equiv 0\ [6] \qquad\text{et}\qquad n \equiv 3\ [6]}Énoncé PDF, p. 6Corrigé PDF, p. 12Toute la feuilleLe coursDans l'édificeLa fonction exponentielleLe nombre π et la périodicité de l'exponentielleThèmesforme trigonométriqueNotionsmodule (d'un complexe)← Exercice 27Exercice 29 →