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| author | Anhgelus Morhtuuzh <anhgelus@anhgelus.world> | 2025-01-31 15:34:40 +0100 |
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| committer | Anhgelus Morhtuuzh <anhgelus@anhgelus.world> | 2025-01-31 15:34:40 +0100 |
| commit | f1c0d57b427846a7aa9807b5b7bb4289212eed72 (patch) | |
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| -rw-r--r-- | semestre 1/maths/2-complexes/cours.tex | 274 |
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diff --git a/semestre 1/maths/2-complexes/cours.tex b/semestre 1/maths/2-complexes/cours.tex new file mode 100644 index 0000000..1e0ac67 --- /dev/null +++ b/semestre 1/maths/2-complexes/cours.tex @@ -0,0 +1,274 @@ +%%===================================================================================== +%% +%% Filename: cours.tex +%% +%% Description: +%% +%% Version: 1.0 +%% Created: 03/06/2024 +%% Revision: none +%% +%% Author: YOUR NAME (), +%% Organization: +%% Copyright: Copyright (c) 2024, YOUR NAME +%% +%% Notes: +%% +%%===================================================================================== +\documentclass[a4paper, titlepage]{article} + +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{textcomp} +\usepackage[french]{babel} +\usepackage{amsmath, amssymb} +\usepackage{amsthm} +\usepackage[svgnames]{xcolor} +\usepackage{thmtools} +\usepackage{lipsum} +\usepackage{framed} +\usepackage{parskip} +\usepackage{titlesec} + +\renewcommand{\familydefault}{\sfdefault} + +% figure support +\usepackage{import} +\usepackage{xifthen} +\pdfminorversion=7 +\usepackage{pdfpages} +\usepackage{transparent} +\newcommand{\incfig}[1]{% + \def\svgwidth{\columnwidth} + \import{./figures/}{#1.pdf_tex} +} + +\pdfsuppresswarningpagegroup=1 + +\colorlet{defn-color}{DarkBlue} +\colorlet{props-color}{Blue} +\colorlet{warn-color}{Red} +\colorlet{exemple-color}{Green} +\colorlet{corol-color}{Orange} +\newenvironment{defn-leftbar}{% + \def\FrameCommand{{\color{defn-color}\vrule width 3pt} \hspace{10pt}}% + \MakeFramed {\advance\hsize-\width \FrameRestore}}% + {\endMakeFramed} +\newenvironment{warn-leftbar}{% + \def\FrameCommand{{\color{warn-color}\vrule width 3pt} \hspace{10pt}}% + \MakeFramed {\advance\hsize-\width \FrameRestore}}% + {\endMakeFramed} +\newenvironment{exemple-leftbar}{% + \def\FrameCommand{{\color{exemple-color}\vrule width 3pt} \hspace{10pt}}% + \MakeFramed {\advance\hsize-\width \FrameRestore}}% + 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preheadhook=\vspace{\freespace}\begin{warn-leftbar},% + postfoothook=\end{warn-leftbar},% +]{better-warn} +\declaretheoremstyle[headfont=\sffamily\bfseries,% + notefont=\sffamily\bfseries,% +notebraces={}{},% +headpunct=,% + bodyfont=\sffamily,% + headformat=\color{exemple-color}Exemple~\NUMBER\hfill\NOTE\smallskip\linebreak,% + preheadhook=\vspace{\freespace}\begin{exemple-leftbar},% + postfoothook=\end{exemple-leftbar},% +]{better-exemple} +\declaretheoremstyle[headfont=\sffamily\bfseries,% + notefont=\sffamily\bfseries,% + notebraces={}{},% + headpunct=,% + bodyfont=\sffamily,% + headformat=\color{props-color}Proposition~\NUMBER\hfill\NOTE\smallskip\linebreak,% + preheadhook=\vspace{\freespace}\begin{props-leftbar},% + postfoothook=\end{props-leftbar},% +]{better-props} +\declaretheoremstyle[headfont=\sffamily\bfseries,% + notefont=\sffamily\bfseries,% + notebraces={}{},% + headpunct=,% + bodyfont=\sffamily,% + headformat=\color{props-color}Théorème~\NUMBER\hfill\NOTE\smallskip\linebreak,% + preheadhook=\vspace{\freespace}\begin{props-leftbar},% + postfoothook=\end{props-leftbar},% +]{better-thm} +\declaretheoremstyle[headfont=\sffamily\bfseries,% + notefont=\sffamily\bfseries,% + notebraces={}{},% + headpunct=,% + bodyfont=\sffamily,% + headformat=\color{corol-color}Corollaire~\NUMBER\hfill\NOTE\smallskip\linebreak,% + preheadhook=\vspace{\freespace}\begin{corol-leftbar},% + postfoothook=\end{corol-leftbar},% +]{better-corol} + +\declaretheorem[style=better-defn]{defn} +\declaretheorem[style=better-warn]{warn} +\declaretheorem[style=better-exemple]{exemple} +\declaretheorem[style=better-corol]{corol} +\declaretheorem[style=better-props, numberwithin=defn]{props} +\declaretheorem[style=better-thm, sibling=props]{thm} +\newtheorem*{lemme}{Lemme}%[subsection] +%\newtheorem{props}{Propriétés}[defn] + +\newenvironment{system}% +{\left\lbrace\begin{align}}% +{\end{align}\right.} + +\newenvironment{AQT}{{\fontfamily{qbk}\selectfont AQT}} + +\usepackage{LobsterTwo} +\titleformat{\section}{\newpage\LobsterTwo \huge\bfseries}{\thesection.}{1em}{} +\titleformat{\subsection}{\vspace{2em}\LobsterTwo \Large\bfseries}{\thesubsection.}{1em}{} +\titleformat{\subsubsection}{\vspace{1em}\LobsterTwo \large\bfseries}{\thesubsubsection.}{1em}{} + +\newenvironment{lititle}% +{\vspace{7mm}\LobsterTwo \large}% +{\\} + +\renewenvironment{proof}{$\square$ \footnotesize\textit{Démonstration.}}{\begin{flushright}$\blacksquare$\end{flushright}} + +\title{Complexes} +\author{William Hergès\thanks{Sorbonne Université - Faculté des Sciences, Faculté des Lettres}} + +\begin{document} + \maketitle + \tableofcontents + \newpage + \section{Présentation} + \begin{defn} + L'ensemble des nombres complexes est : $$ \mathbb{C} = \{a+ib|a,b\in\mathbb{R}\} $$ + où $i^2 = -1$. + + On a : + \begin{align*} + a+ib+a'+ib' &= a+a'+(b+b')i \\ + (a+ib)(a'+ib') &= aa'+aib'+a'ib-bb' + \end{align*} + \end{defn} + On utilise la lettre $z$ pour les nombres complexes. + \begin{defn} + Soit $z\in\mathbb{C}$ tel que $z=a+bi$ (où $a,b\in\mathbb{R}$). + + On note $\mathfrak{Re}(z)$ la partie réelle de $z$ qui est $a$.\\ + On note $\mathfrak{Im}(z)$ la partie imaginaire de $z$ qui est $b$.\\ + On note $|z|$ le module de $z$ qui est $\sqrt{a^2+b^2}$.\\ + On note $\arg z$ l'argument de $z$ qui est l'angle entre la droite $OZ$ et la droite $\mathbb{R}^+$ (où $Z$ est le point d'affixe $z$). + \end{defn} + \begin{props}[Forme trigonométrique] + On peut donc écrire $z$ comme : + $$ z = |z|(\cos(\arg z)+i\sin(\arg z)) $$ + \end{props} + \begin{proof} + \AQT + \end{proof} + \begin{props} + On a : + $$ \arg z + \arg w = \arg(zw) $$ + (où $z$ et $w$ sont deux nombres complexes.) + \end{props} + \begin{proof} + \AQT + \end{proof} + \begin{defn}[Forme exponentielle] + On note $z\in\mathbb{C}$ maintenant : + $$ z = |z|e^{i\arg z} $$ + avec $e^{i\alpha} := \cos\alpha+i\sin\alpha$ + \end{defn} + On utilise cette notation car les calculs sont les mêmes que ceux de la forme trigonométrique (cf. la proposition précédente). + \begin{exemple} + $z=|z|(\cos\alpha+i\sin\alpha)$ et $w=|w|(\cos\beta+i\sin\beta)$. + + On a : + $$ zw = |z||w|(\cos(\alpha+\beta)+i\sin(\alpha+\beta)) = |z||w|e^{i(\alpha+\beta)} $$ + \end{exemple} + \section{Racines} + \begin{thm}[Racines de l'unité] + On a que toutes les solutions de : + $$ z^n = 1 $$ + où $n\in\mathbb{N}$ et $z\in\mathbb{C}$, sont : + $$ \{e^{\frac{2ik\pi}{n}}|k\in\mathbb{N}\} $$ + \end{thm} + \begin{proof} + \AQT + \end{proof} + On peut réduire l'ensemble des $k$ à $[|0;n-1|]$ car l'argument de $z$ est modulo $2\pi$. + \begin{props} + La somme des racines de l'unité est nulle + \end{props} + \begin{proof} + \AQT + \end{proof} + \subsection{Racine carré d'un complexe} + \subsubsection{Complexe sous forme exponentielle} + Soit $z\in\mathbb{C}$. On cherche $x\in\mathbb{C}$. On note $x=re^{i\alpha}$ et $z=se^{i\beta}$. + \begin{align*} + x^2 &= z \\ + (re^{i\alpha})^2 &= re^{i\alpha} \\ + r^2e^{2i\alpha} &= se^{i\beta} + \end{align*} + $x$ a comme module $\sqrt{|z|}$ et a comme argument $\frac{\beta}{2}$ ou $\frac{\beta}{2}+\pi$. + + $x$ est donc $$ \left\{ \sqrt{|z|}e^{i\frac{\beta}{2}},\sqrt{|z|}e^{i\frac{\beta}{2}+\pi} \right\} $$ + \subsubsection{Complexe sous forme cartésienne} + Soit $X\in\mathbb{C}$ tel que $X=x+iy$ (où $x,y\in\mathbb{R}$). Soit $z\in\mathbb{C}$ tel que $z=a+ib$ (où $a,b\in\mathbb{R}$). + \begin{align*} + X^2&= z \\ + (x+iy)^2&= a+ib \\ + x^2+2ixy-y^2 &= a+ib \\ + \end{align*} + Et on a : + \begin{align*} + x^2-y^2 &=a\\ + 2xy &= b\\ + x^2+y^2 &= \sqrt{a^2+b^2}~\text{ car on $|x|^2=|z|$} + \end{align*} + Et on résout. + \section{Polynômes} + \begin{defn} + Soit $(\lambda_0,\ldots,\lambda_n)$ une famille de nombres complexes. + + On note le polynôme lié à la famille $$P(X)=\sum_{i=0}^{n} \lambda_i x^i$$ + \end{defn} + \begin{defn} + Le degré d'un polynôme $P$ est noté $\mathrm{deg}P$ tel que : + $$ \lambda_n\neq 0,\quad\forall i\in\mathbb{N}\geqslant n,\quad\lambda_i = 0 $$ + où $n$ est le degré du polynôme. + \end{defn} + \begin{defn} + Une racine $r\in\mathbb{K}$ du polynôme $P$ est défini telle que $P(r)=0$. + \end{defn} + \begin{thm}[Théorème de d'Alembert-Gauss] + Pour tout polynôme $P$ de degré $n$, il existe exactement $n$ racines compté avec leur ordre de multiplicité. i.e. + $$ P(X)=\lambda_n\prod_{k=1}^{n} (x-x_k) $$ + où la famille $(x_1,\ldots,x_n)$ sont les racines de $P$. + \end{thm} + \begin{proof} + Admis. + \end{proof} +\end{document} |
