Nombres complexes

Baccalauréat STI2D & STL/SPCL Métropole Septembre 2021 - Exercice 2

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Pour cette question, préciser si l’affirmation est vraie ou fausse et justifier la réponse choisie.
Question 1
Le plan complexe est muni d’un repère orthonormé direct (O;u;v)\left(O;\overrightarrow{u} ;\overrightarrow{v} \right) . On considère les points AA, BB et CC d’affixes respectives : zA=1+iz_{A}=-1+i ; zB=4+2iz_{B}=4+2i et zC=4iz_{C}=-4i

Affirmation :\blue{\text{Affirmation :}} « Le triangle ABCABC est rectangle et isocèle. »

Correction
L’affirmation est vraie\red{\text{L'affirmation est vraie}}
Dans le plan complexe muni d'un repère (O;u;v)\left(O;\overrightarrow{u} ;\overrightarrow{v} \right), soient AA et BB sont deux points d'affixes respectives zAz_{A} et zBz_{B} . Alors la longueur ABAB est telle que :
  • AB=zBzAAB=\left|z_{B} -z_{A} \right|
Nous allons calculer les trois cotés du triangle ABCABC
  • AB=4+2i(1+i)=4+2i+1i=5+i=52+12=26AB=\left|4+2i-\left(-1+i\right)\right|=\left|4+2i+1-i\right|=\left|5+i \right|=\sqrt{5^{2} +1^{2} } =\sqrt{26}
  • BC=4i(4+2i)=4i42i=46i=(4)2+(6)2=52BC=\left|-4i-\left(4+2i\right)\right|=\left|-4i-4-2i\right|=\left|-4-6i \right|=\sqrt{\left(-4\right)^{2} +\left(-6 \right)^{2} } =\sqrt{52}
  • AC=4i(1+i)=4i+1i=15i=12+(5)2=26AC=\left|-4i-\left(-1+i\right)\right|=\left|-4i+1-i\right|=\left|1-5i\right|=\sqrt{1^{2} +\left(-5 \right)^{2} } =\sqrt{26}
  • On peut déjà affirmer que le triangle est isocèle en AA.
    Maintenant que nous connaissons les longueurs ABAB, BCBC et ACAC. Nous allons utiliser la réciproque du théorème de Pythagore.
    D’une part :\blue{\text{D'une part :}} BC2=(52)2=52BC^{2}=\left(\sqrt{52}\right)^{2}=52
    D’autre part :\blue{\text{D'autre part :}} AC2+AB2=(26)2+(26)2AC^{2}+AB^{2}=\left(\sqrt{26}\right)^{2}+\left(\sqrt{26}\right)^{2} ainsi : AC2+AB2=26+26=52AC^{2}+AB^{2}=26+26=52
    Il en résulte donc que :
    BC2=AB2+AC2BC^{2} =AB^{2} +AC^{2} alors, d’après la réciproque du théorème de Pythagore, le triangle ABCABC est rectangle en AA.
    Finalement, le triangle ABCABC est un triangle rectangle isocèle en AA.