Equation faisant intervenir zz et z‾\overline{z} : Mode EXPERT - Exercice 1

25 min
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Question 1

Résoudre dans C\mathbb{C} l'équation suivante en donnant les solutions sous forme algébrique : z2+10zˉ−11=0z^2+10 \bar{z}-11=0
On posera z=x+iyz=x+i y, avec xx et yy deux réels.

Correction
On pose z=x+iyz=x+i y avec x,y∈Rx, y \in \mathbb{R}, donc zˉ=x−iy\bar{z}=x-i y.
z2+10zˉ−11=0z^2+10 \bar{z}-11=0
(x+iy)2+10(x−iy)−11=0(x+i y)^2+10(x-i y)-11=0
x2+2ixy−y2+10x−10iy−11=0x^2+2 i x y-y^2+10 x-10 i y-11=0
(x2−y2+10x−11)+i(2xy−10y)=0\left(x^2-y^2+10 x-11\right)+i(2 x y-10 y)=0
Un complexe est nul si et seulement si sa partie réelle est nulle et si sa partie imaginaire est également nul, d'où :
{x2+10x−y2−11=02xy−10y=0\left\{\begin{array}{l}x^2+10 x-y^2-11=0 \\ 2 x y-10 y=0\end{array}\right.
{x2+10x−y2−11=02y(x−5)=0\left\{\begin{array}{l}x^2+10 x-y^2-11=0 \\ 2 y(x-5)=0\end{array}\right.
{x2+10x−y2−11=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2+10 x-y^2-11=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {x2+10x−y2−11=0x−5=0\quad\left\{\begin{array}{l} x^2+10 x-y^2-11=0 \\ x-5=0\end{array}\right.
{x2+10x−11=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2+10 x-11=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {x2+10x−y2−11=0x=5\quad\left\{\begin{array}{l} x^2+10 x-y^2-11=0 \\ x=5\end{array}\right.
{x2+10x−11=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2+10 x-11=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {52+10×5−y2−11=0x=5\quad\left\{\begin{array}{l} 5^2+10 \times5-y^2-11=0 \\ x=5\end{array}\right.
{x2+10x−11=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2+10 x-11=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {y2=64x=5\quad\left\{\begin{array}{l} y^2=64 \\ x=5\end{array}\right.
{x2+10x−11=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2+10 x-11=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {y=8 ou y=−8x=5\quad\left\{\begin{array}{l} y=8 \text{ ou } y=-8 \\ x=5\end{array}\right.
Nous allons résoudre l'équation x2+10x−11=0x^2+10 x-11=0 . On utilise le discriminant et on obtient :
Δ=144\Delta=144 ; x1=−11x_1=-11 et x2=1x_2=1
Il vient alors que :
{x=−11 ou x=1y=0\left\{\begin{array}{l} x=-11 \text{ ou } x=1 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {y=8 ou y=−8x=5\quad\left\{\begin{array}{l} y=8 \text{ ou } y=-8 \\ x=5\end{array}\right.
On a donc 44 solutions possibles :
Si x=−11x=-11 et y=0y=0 alors la première solution est z1=−11+0i=−11z_1=-11+0i=-11
Si x=1x=1 et y=0y=0 alors la deuxième solution est z2=1+0i=1z_2=1+0i=1
Si x=5x=5 et y=8y=8 alors la troisième solution est z3=5+8iz_3=5+8i
Si x=5x=5 et y=−8y=-8 alors la quatrième solution est z4=5−8iz_4=5-8i
Ainsi :
S={1;−11;5+8i;5−8i}S=\{1 ;-11 ; 5+8 i ; 5-8 i\}
Question 2

Résoudre dans C\mathbb{C} l'équation suivante en donnant les solutions sous forme algébrique : z2−10zˉ−39=0z^2-10 \bar{z}-39=0
On posera z=x+iyz=x+i y, avec xx et yy deux réels.

Correction
Résoudre dans C\mathbb{C} l'équation suivante en donnant les solutions sous forme algébrique : z2−10zˉ−39=0z^2-10 \bar{z}-39=0
On posera z=x+iyz=x+i y, avec xx et yy deux réels. z2−10zˉ−39=0z^2-10 \bar{z}-39=0
(x+iy)2−10(x−iy)−39=0(x+i y)^2-10(x-i y)-39=0
x2+2ixy−y2−10x+10iy−39=0x^2+2 i x y-y^2-10 x+10 i y-39=0
(x2−y2−10x−39)+i(2xy+10y)=0\left(x^2-y^2-10 x-39\right)+i(2 x y+10 y)=0
Un complexe est nul si et seulement si sa partie réelle est nulle et si sa partie imaginaire est également nul, d'où :
{x2−10x−y2−39=02xy+10y=0\left\{\begin{array}{l}x^2-10 x-y^2-39=0 \\ 2 x y+10 y=0\end{array}\right.
{x2−10x−y2−39=02y(x+5)=0\left\{\begin{array}{l}x^2-10 x-y^2-39=0 \\ 2 y(x+5)=0\end{array}\right.
{x2−10x−y2−39=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2-10 x-y^2-39=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {x2−10x−y2−39=0x+5=0\quad\left\{\begin{array}{l} x^2-10 x-y^2-39=0 \\ x+5=0\end{array}\right.
{x2−10x−39=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2-10 x-39=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {x2−10x−y2−39=0x=−5\quad\left\{\begin{array}{l} x^2-10 x-y^2-39=0 \\ x=-5\end{array}\right.
{x2−10x−39=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2-10 x-39=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {(−5)2−10×(−5)−y2−39=0x=−5\quad\left\{\begin{array}{l} (-5)^2-10 \times(-5)-y^2-39=0 \\ x=-5\end{array}\right.
{x2−10x−39=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2-10 x-39=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {y2=36x=−5\quad\left\{\begin{array}{l} y^2=36 \\ x=-5\end{array}\right.
{x2−10x−39=0y=0\left\{\begin{array}{l} x^2-10 x-39=0 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {y=6 ou y=−6x=−5\quad\left\{\begin{array}{l} y=6 \text{ ou } y=-6 \\ x=-5\end{array}\right.
Nous allons résoudre l'équation x2−10x−39=0x^2-10 x-39=0 . On utilise le discriminant et on obtient :
Δ=256\Delta=256 ; x1=−3x_1=-3 et x2=13x_2=13
Il vient alors que :
{x=−3 ou x=13y=0\left\{\begin{array}{l} x=-3 \text{ ou } x=13 \\ y=0\end{array} \quad\right. ou {y=6 ou y=−6x=−5\quad\left\{\begin{array}{l} y=6 \text{ ou } y=-6 \\ x=-5\end{array}\right.
On a donc 44 solutions possibles :
Si x=−3x=-3 et y=0y=0 alors la première solution est z1=−3+0i=−3z_1=-3+0i=-3
Si x=13x=13 et y=0y=0 alors la deuxième solution est z2=13+0i=13z_2=13+0i=13
Si x=−5x=-5 et y=6y=6 alors la troisième solution est z3=−5+6iz_3=-5+6i
Si x=−5x=-5 et y=−6y=-6 alors la quatrième solution est z4=−5−6iz_4=-5-6i
Ainsi :
S={−3;13;−5+6i;−5−6i}S=\{-3 ; 13 ;-5+6 i ;-5-6 i\}

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