ملخص Nombres complexes — الثانية باك علوم فيزيائية

ملخص «Nombres complexes» لتلاميذ الثانية باك علوم فيزيائية بالفرنسية والعربية: Forme algébrique - Conjugué - Module - Argument - Formes trigonométrique et exponentielle - Équations du second degré - Transformations. Résumé Nombres complexes — 2ème année Bac sciences physiques.

📖 حل فـ MathsClick (الورقة بخط اليد، بالعربية والفرنسية)

Forme algébrique

Définition L'ensemble $\mathbb{C}$

  • $i^2=-1$ ; tout $z\in\mathbb{C}$ s'écrit de façon unique $z=a+ib$ avec $a$, $b$ réels.

$a=\operatorname{Re}(z)$ ; $b=\operatorname{Im}(z)$

  • $z$ réel $\iff b=0$ ; $z$ imaginaire pur $\iff a=0$.
  • $M(a;b)$ est l'image de $z$ ; $z$ est l'affixe de $M$ et de $\overrightarrow{OM}$ ; $z_{\overrightarrow{AB}}=z_B-z_A$.

Conjugué et module

Formules Conjugué : $\overline{z}=a-ib$

  • $\overline{z+z'}=\overline{z}+\overline{z'}$ ; $\overline{zz'}=\overline{z}\,\overline{z'}$ ; $\overline{\left(\dfrac{z}{z'}\right)}=\dfrac{\overline{z}}{\overline{z'}}$.
  • $z+\overline{z}=2a$ ; $z-\overline{z}=2ib$ ; $z\overline{z}=a^2+b^2$.
  • $z$ réel $\iff\overline{z}=z$ ; $z$ imaginaire pur $\iff\overline{z}=-z$.

Formules Module

$|z|=\sqrt{z\overline{z}}=\sqrt{a^2+b^2}$

  • $|zz'|=|z||z'|$ ; $\left|\dfrac{z}{z'}\right|=\dfrac{|z|}{|z'|}$ ; $|z^n|=|z|^n$.
  • $AB=|z_B-z_A|$.

Argument et formes trigonométrique et exponentielle

Définition Pour $z\neq0$ : $r=|z|$ et $\theta=\arg(z)$

$z=r(\cos\theta+i\sin\theta)=[r,\theta]=re^{i\theta}$

  • $\cos\theta=\dfrac{a}{r}$ et $\sin\theta=\dfrac{b}{r}$.

Formules Règles de calcul

  • $\arg(zz')\equiv\arg z+\arg z'\ [2\pi]$ ; $\arg\left(\dfrac{z}{z'}\right)\equiv\arg z-\arg z'\ [2\pi]$.
  • $\arg(z^n)\equiv n\arg z\ [2\pi]$ ; $\arg\overline{z}\equiv-\arg z\ [2\pi]$.
  • $re^{i\theta}\times r'e^{i\theta'}=rr'e^{i(\theta+\theta')}$.
  • Moivre : $(\cos\theta+i\sin\theta)^n=\cos(n\theta)+i\sin(n\theta)$.
  • Euler : $\cos\theta=\dfrac{e^{i\theta}+e^{-i\theta}}{2}$ ; $\sin\theta=\dfrac{e^{i\theta}-e^{-i\theta}}{2i}$.

Interprétation géométrique

Propriété Angles et distances

$\left(\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC}\right)\equiv\arg\left(\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}\right)\ [2\pi]$ ; $\dfrac{AC}{AB}=\left|\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}\right|$

  • $A$, $B$, $C$ alignés $\iff\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}\in\mathbb{R}$.
  • $(AB)\perp(AC)\iff\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}$ imaginaire pur.
  • $\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}=i$ ⇒ $ABC$ rectangle isocèle en $A$.

Équation $az^2+bz+c=0$ ($a$, $b$, $c$ réels)

Formules Selon $\Delta=b^2-4ac$

  • $\Delta>0$ : deux solutions réelles ; $\Delta=0$ : une solution $-\dfrac{b}{2a}$.
  • $\Delta<0$ : deux solutions complexes conjuguées :

$z_1=\dfrac{-b+i\sqrt{-\Delta}}{2a}$ ; $z_2=\overline{z_1}=\dfrac{-b-i\sqrt{-\Delta}}{2a}$

Écriture complexe des transformations

Formules $M(z)$ a pour image $M'(z')$

  • Translation de vecteur $\vec{u}(b)$ : $z'=z+b$.
  • Homothétie de centre $\Omega(\omega)$ et de rapport $k$ : $z'-\omega=k(z-\omega)$.
  • Rotation de centre $\Omega(\omega)$ et d'angle $\theta$ : $z'-\omega=e^{i\theta}(z-\omega)$.

Erreur fréquente Erreurs fréquentes

  • Donner un argument avec un module négatif : dans $[r,\theta]$, $r>0$.
  • Oublier « modulo $2\pi$ » pour les arguments.
  • Confondre $\overline{z}$ et $-z$.

À retenir À retenir

  • $z\overline{z}=|z|^2$ ; pour diviser : multiplier par le conjugué du dénominateur.
  • Produit : on multiplie les modules et on ajoute les arguments.

Astuce Conseil

  • Pour une forme trigonométrique : calculer $r$, puis $\cos\theta$ et $\sin\theta$, puis reconnaître l'angle.

النسخة العربية

الشكل الجبري

تعريف المجموعة $\mathbb{C}$

  • $i^2=-1$ ؛ كل $z\in\mathbb{C}$ يُكتب بكيفية وحيدة $z=a+ib$ حيث $a$ و $b$ عددان حقيقيان.

$a=\operatorname{Re}(z)$ ؛ $b=\operatorname{Im}(z)$

  • $z$ حقيقي $\iff b=0$ ؛ $z$ تخيلي صرف $\iff a=0$.
  • $M(a;b)$ هي صورة $z$ ؛ و $z$ هو لحق $M$ و $\overrightarrow{OM}$ ؛ $z_{\overrightarrow{AB}}=z_B-z_A$.

المرافق والمعيار

صيغ المرافق : $\overline{z}=a-ib$

  • $\overline{z+z'}=\overline{z}+\overline{z'}$ ؛ $\overline{zz'}=\overline{z}\,\overline{z'}$ ؛ $\overline{\left(\dfrac{z}{z'}\right)}=\dfrac{\overline{z}}{\overline{z'}}$.
  • $z+\overline{z}=2a$ ؛ $z-\overline{z}=2ib$ ؛ $z\overline{z}=a^2+b^2$.
  • $z$ حقيقي $\iff\overline{z}=z$ ؛ $z$ تخيلي صرف $\iff\overline{z}=-z$.

صيغ المعيار

$|z|=\sqrt{z\overline{z}}=\sqrt{a^2+b^2}$

  • $|zz'|=|z||z'|$ ؛ $\left|\dfrac{z}{z'}\right|=\dfrac{|z|}{|z'|}$ ؛ $|z^n|=|z|^n$.
  • $AB=|z_B-z_A|$.

العمدة والشكلان المثلثي والأسي

تعريف من أجل $z\neq0$ : $r=|z|$ و $\theta=\arg(z)$

$z=r(\cos\theta+i\sin\theta)=[r,\theta]=re^{i\theta}$

  • $\cos\theta=\dfrac{a}{r}$ و $\sin\theta=\dfrac{b}{r}$.

صيغ قواعد الحساب

  • $\arg(zz')\equiv\arg z+\arg z'\ [2\pi]$ ؛ $\arg\left(\dfrac{z}{z'}\right)\equiv\arg z-\arg z'\ [2\pi]$.
  • $\arg(z^n)\equiv n\arg z\ [2\pi]$ ؛ $\arg\overline{z}\equiv-\arg z\ [2\pi]$.
  • $re^{i\theta}\times r'e^{i\theta'}=rr'e^{i(\theta+\theta')}$.
  • موافر : $(\cos\theta+i\sin\theta)^n=\cos(n\theta)+i\sin(n\theta)$.
  • أولير : $\cos\theta=\dfrac{e^{i\theta}+e^{-i\theta}}{2}$ ؛ $\sin\theta=\dfrac{e^{i\theta}-e^{-i\theta}}{2i}$.

التأويل الهندسي

خاصية الزوايا والمسافات

$\left(\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC}\right)\equiv\arg\left(\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}\right)\ [2\pi]$ ؛ $\dfrac{AC}{AB}=\left|\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}\right|$

  • $A$ و $B$ و $C$ مستقيمية $\iff\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}\in\mathbb{R}$.
  • $(AB)\perp(AC)\iff\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}$ تخيلي صرف.
  • $\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A}=i$ ⇐ $ABC$ قائم الزاوية ومتساوي الساقين في $A$.

المعادلة $az^2+bz+c=0$ ($a$ و $b$ و $c$ حقيقية)

صيغ حسب $\Delta=b^2-4ac$

  • $\Delta>0$ : حلان حقيقيان ؛ $\Delta=0$ : حل واحد $-\dfrac{b}{2a}$.
  • $\Delta<0$ : حلان عقديان مترافقان :

$z_1=\dfrac{-b+i\sqrt{-\Delta}}{2a}$ ؛ $z_2=\overline{z_1}=\dfrac{-b-i\sqrt{-\Delta}}{2a}$

الكتابة العقدية للتحويلات

صيغ صورة $M(z)$ هي $M'(z')$

  • الإزاحة ذات المتجهة $\vec{u}(b)$ : $z'=z+b$.
  • التحاكي الذي مركزه $\Omega(\omega)$ ونسبته $k$ : $z'-\omega=k(z-\omega)$.
  • الدوران الذي مركزه $\Omega(\omega)$ وزاويته $\theta$ : $z'-\omega=e^{i\theta}(z-\omega)$.

خطأ شائع أخطاء شائعة

  • إعطاء عمدة مع معيار سالب : في $[r,\theta]$ يكون $r>0$.
  • نسيان «بترديد $2\pi$» في العمدة.
  • الخلط بين $\overline{z}$ و $-z$.

للحفظ أحفظ

  • $z\overline{z}=|z|^2$ ؛ للقسمة : نضرب في مرافق المقام.
  • في الجداء : نضرب المعيارين ونجمع العمدتين.

نصيحة نصيحة

  • للشكل المثلثي : نحسب $r$، ثم $\cos\theta$ و $\sin\theta$، ثم نتعرف على الزاوية.

فنفس الدرس

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