Polynésie 2011. Enseignement spécifique

EXERCICE 1
  1. VRAI

  2. VRAI

  3. FAUX

  4. VRAI

  5. VRAI

Justification 1.

Donc, $AB=AO$ et le triangle $OAB$ est isocèle en $A$. De plus, $AO^2+AB^2=29+29=58=OB^2$ et d'après la réciproque du théorème de Pythagore , le triangle $OAB$ est rectangle en $A$.

Finalement, le triangle $OAB$ est rectangle et isocèle en $A$. La proposition 1 est vraie.

Justification 2. Posons $z=x+iy$ où $x$ et $y$ sont deux réels.

\begin{align*} |z-i|=|z+2i|&\Leftrightarrow|x+i(y-1)|^2=|x+i(y+2)|^2\Leftrightarrow x^2+(y-1)^2=x^2+(y+2)^2\\ &\Leftrightarrow y^2-2y+1=y^2+4y+4\Leftrightarrow y=-\dfrac{1}{2}. \end{align*}

$(\Delta)$ est donc une droite parallèle à l'axe des abscisses qui est l'axe des réels. La proposition 2 est vraie.

Justification 3.

$$3+i\sqrt{3}=2\sqrt{3}\left(\dfrac{\sqrt{3}}{2}+\dfrac{1}{2}i\right)=2\sqrt{3}\left(\cos\left(\dfrac{\pi}{6}\right)+i\sin\left(\dfrac{\pi}{6}\right)\right)=2\sqrt{3}e^{i\pi/6}.$$

Ensuite, si $n$ est un entier naturel non nul,

$z^{3n}=\left(2\sqrt{3}e^{i\pi/6}\right)^{3n}=\left(2\sqrt{3}\right)^{3n}e^{i3n\pi/6}=\left(2\sqrt{3}\right)^{3n}e^{in\pi/2}$.

En particulier, si $n=2$, on obtient

$z^6=z^{3\times2}=\left(2\sqrt{3}\right)^{3\times2}e^{i2\pi/2}=-\left(2\sqrt{3}\right)^{6}$

qui n'est pas un imaginaire pur. Donc la proposition 3 est fausse.

Justification 4.Un nombre complexe non nul d'argument $\dfrac{\pi}{2}$ est un imaginaire pur de partie imaginaire strictement positive. Posons $z=iy$ où $y$ est un réel strictement positif.

$|i+z|=|i(y+1)|=|i|\times|y+1|=y+1$ car $|i|=1$ et car $y+1\geqslant0$.
$1+|z|=1+|iy|=1+|i|\times|y|=y+1$ car $|i|=1$ et car $y\geqslant0$.

Donc $|i+z|=1+|z|$ et la proposition 4 est vraie.

Justification 5. Soit $z$ un nombre complexe de module $1$. Il existe un réel $\theta$ tel que $z=e^{i\theta}$. Alors

\begin{align*} z^2+\dfrac{1}{z^2}&=(e^{i\theta})^2+\dfrac{1}{(e^{i\theta})^2}=e^{2i\theta}+e^{-2i\theta}=\cos(2\theta)+i\sin(2\theta)+\cos(2\theta)-i\sin(2\theta)\\ &=2\cos(2\theta). \end{align*}

Donc $z^2+\dfrac{1}{z^2}$ est un nombre réel et la proposition 5 est vraie.