Exercices types : Résolution d'équation - Exercice 1

15 min
25
Donnez la forme algébrique des nombres complexes suivants
On pose P(z)=z3−(6+i)z2+βz−13iP\left(z\right)=z^{3} -\left(6+i\right)z^{2} +\beta z-13i où β\beta est un nombre complexe.
Question 1

Soit P(i)=0P\left(i\right)=0. Déterminer β\beta .

Correction
On a alors
P(i)=0P\left(i\right)=0 équivaut successivement à
i3−(6+i)i2+βi−13i=0i^{3} -\left(6+i\right)i^{2} +\beta i-13i=0
−i−(6+i)(−1)+βi−13i=0-i-\left(6+i\right)\left(-1\right)+\beta i-13i=0
−i+6+i+βi−13i=0-i+6+i+\beta i-13i=0
βi=13i−6\beta i=13i-6
β=13i−6i\beta =\frac{13i-6}{i}
β=(13i−6)(−i)i(−i)\beta =\frac{\left(13i-6\right)\left(-i\right)}{i\left(-i\right)}
Ainsi :
β=13+6i\beta =13+6i
Question 2

Déterminer les réels aa et bb tels que, pour tout complexe zz on ait P(z)=(z−i)(z2+az+b)P\left(z\right)=\left(z-i\right)\left(z^{2} +az+b\right).

Correction
On développe P(z)=(z−i)(z2+az+b)P\left(z\right)=\left(z-i\right)\left(z^{2} +az+b\right).
P(z)=z3+az2+bz−iz2−iaz−ib.P\left(z\right)=z^{3} +az^{2} +bz-iz^{2} -iaz-ib.
On factorise par les monômes de même degré.
P(z)=z3+z2(a−i)+z(b−ia)−ibP\left(z\right)=z^{3} +z^{2} \left({\color{blue}a-i}\right)+z\left({\color{red}b-ia}\right){\color{purple}-ib}
Or P(z)=z3−(6+i)z2+(13+6i)z−13iP\left(z\right)=z^{3} {\color{blue}-\left(6+i\right)}z^{2} +\left({\color{red}13+6i}\right)z{\color{purple}-13i}
Deux polynômes sont égaux si et seulement si leurs coefficients respectifs sont égaux.
Par identification, on obtient le système suivant :
{a−i=−(6+i)b−ia=13+6i−ib=−13i\left\{\begin{array}{ccc} {{\color{blue}a-i}} & {=} & {{\color{blue}-\left(6+i\right)}} \\ {{\color{red}b-ia}} & {=} & {{\color{red}13+6i}} \\ {{\color{purple}-ib}} & {=} & {{\color{purple}-13i}} \end{array}\right.
On résout le système, il vient alors que :
{a=−6b=13b=13\left\{\begin{array}{ccc} {a} & {=} & {-6} \\ {b} & {=} & {13} \\ {b} & {=} & {13} \end{array}\right.
Il en résulte que : P(z)=(z−i)(z2−6z+13)P\left(z\right)=\left(z-i\right)\left(z^{2} -6z+13\right)
Question 3

Résoudre dans C\mathbb{C} l'équation P(z)=0P\left(z\right)=0

Correction
Pour résoudre P(z)=0P\left(z\right)=0 , on utilise la forme P(z)=(z−i)(z2−6z+13)P\left(z\right)=\left(z-i\right)\left(z^{2} -6z+13\right)
P(z)=0P\left(z\right)=0 donne alors (z−i)(z2−6z+13)=0\left(z-i\right)\left(z^{2} -6z+13\right)=0 ( équation produit nul)
z−i=0z-i=0 ou z2−6z+13=0z^{2} -6z+13=0
 Calculons d’une part :\red{\text{ Calculons d'une part :}} z−i=0z-i=0 alors z=iz=i
 Calculons d’autre part :\red{\text{ Calculons d'autre part :}} z2−6z+13=0z^{2} -6z+13=0.
On utilise le discriminant Δ=(−6)2−4×1×13=36−52=−16\Delta =\left(-6\right)^{2} -4\times 1\times 13=36-52=-16
Donc :
z1=6−i162z_{1} =\frac{6-i\sqrt{16} }{2} d'où z1=3−2iz_{1} =3-2i
z2=6+i162z_{2} =\frac{6+i\sqrt{16} }{2} d'où z2=3+2iz_{2} =3+2i
Ainsi :
S={3−2i;3+2i;i}S=\left\{3-2i;3+2i;i\right\}

Signaler une erreur

Aide-nous à améliorer nos contenus en signalant les erreurs ou problèmes que tu penses avoir trouvés.

Connecte-toi ou crée un compte pour signaler une erreur.