Déterminer les racines carrées des nombres complexes Z qui vous sont proposés.
Question 1
Z=3+i4
Correction
On pose z=x+iy, avec x et y deux nombres réels, tel que z soit racine carrée de Z=3+i4. On a alors : Z=z2⟺3+i4=(x+iy)2⟺3+i4=x2−y2+i2xy⟺⎩⎨⎧34==x2−y22xy De plus, l'égalité initiale Z=z2 nous donne, en module, ∣Z∣=∣z2∣=∣z∣2. Ainsi on a : 32+42=x2+y22=x2+y2 Soit encore : 25=5=x2+y2 On a alors les trois équations de déterminations suivantes : ⎩⎨⎧354===x2−y2x2+y22xy⟺⎩⎨⎧352===x2−y2x2+y2xy La somme, membres à membres, des deux premières nous conduit à : 8=2x2⟺4=x2⟺x=±2 Puis, la soustraction, membres à membres, de la deuxième moins la première nous conduit à : 2=2y2⟺1=y2⟺y=±1 La troisième équation, à savoir 2=xy nous permet de savoir que x et y sont deux nombres réels de même signe car 2>0. On a alors : z=2+iouz=−2−i
Question 2
Z=8−i6
Correction
On pose z=x+iy, avec x et y deux nombres réels, tel que z soit racine carrée de Z=8−i6. On a alors : Z=z2⟺8+i(−6)=(x+iy)2⟺8+i(−6)=x2−y2+i2xy⟺⎩⎨⎧8−6==x2−y22xy De plus, l'égalité initiale Z=z2 nous donne, en module, ∣Z∣=∣z2∣=∣z∣2. Ainsi on a : 82+(−6)2=x2+y22=x2+y2 Soit encore : 64+36=100=10=x2+y2 On a alors les trois équations de déterminations suivantes : ⎩⎨⎧810−6===x2−y2x2+y22xy⟺⎩⎨⎧810−3===x2−y2x2+y2xy La somme, membres à membres, des deux premières nous conduit à : 18=2x2⟺9=x2⟺x=±3 Puis, la soustraction, membres à membres, de la deuxième moins la première nous conduit à : 2=2y2⟺1=y2⟺y=±1 La troisième équation, à savoir −3=xy nous permet de savoir que x et y sont deux nombres réels de signes opposés car −3<0. On a alors : z=3−iouz=−3+i
Question 3
Z=9+i4
Correction
On pose z=x+iy, avec x et y deux nombres réels, tel que z soit racine carrée de Z=9+i4. On a alors : Z=z2⟺9+i4=(x+iy)2⟺9+i4=x2−y2+i2xy⟺⎩⎨⎧94==x2−y22xy De plus, l'égalité initiale Z=z2 nous donne, en module, ∣Z∣=∣z2∣=∣z∣2. Ainsi on a : 92+42=x2+y22=x2+y2 Soit encore : 97=x2+y2 On a alors les trois équations de déterminations suivantes : ⎩⎨⎧9974===x2−y2x2+y22xy⟺⎩⎨⎧3972===x2−y2x2+y2xy La somme, membres à membres, des deux premières nous conduit à : 9+97=2x2⟺29+97=x2⟺x=±29+97 Puis, la soustraction, membres à membres, de la deuxième moins la première nous conduit à : 97−9=2y2⟺297−9=y2⟺y=±297−9 La troisième équation, à savoir 2=xy nous permet de savoir que x et y sont deux nombres réels de même signe car 2>0. On a alors : z=297+9+i297−9ouz=−297+9−i297−9
Question 4
Z=i
Correction
On pose z=x+iy, avec x et y deux nombres réels, tel que z soit racine carrée de Z=i. On a alors : Z=z2⟺i=(x+iy)2⟺0+i1=x2−y2+i2xy⟺⎩⎨⎧01==x2−y22xy De plus, l'égalité initiale Z=z2 nous donne, en module, ∣Z∣=∣z2∣=∣z∣2. Ainsi on a : 02+12=x2+y22=x2+y2 Soit encore : 1=1=x2+y2 On a alors les trois équations de déterminations suivantes : ⎩⎨⎧011===x2−y2x2+y22xy⟺⎩⎨⎧0121===x2−y2x2+y2xy La somme, membres à membres, des deux premières nous conduit à : 1=2x2⟺21=x2⟺x=±21 Puis, la soustraction, membres à membres, de la deuxième moins la première nous conduit à : 1=2y2⟺21=y2⟺y=±21 La troisième équation, à savoir 21=xy nous permet de savoir que x et y sont deux nombres réels de même signe car 21>0. On a alors : z=21+i21=21(1+i)ouz=−21−i21=−21(1+i)
Question 5
Z=−i
Correction
On pose z=x+iy, avec x et y deux nombres réels, tel que z soit racine carrée de Z=−i. On a alors : Z=z2⟺−i=(x+iy)2⟺0+i(−1)=x2−y2+i2xy⟺⎩⎨⎧0−1==x2−y22xy De plus, l'égalité initiale Z=z2 nous donne, en module, ∣Z∣=∣z2∣=∣z∣2. Ainsi on a : 02+(−1)2=x2+y22=x2+y2 Soit encore : 1=1=x2+y2 On a alors les trois équations de déterminations suivantes : ⎩⎨⎧01−1===x2−y2x2+y22xy⟺⎩⎨⎧01−21===x2−y2x2+y2xy La somme, membres à membres, des deux premières nous conduit à : 1=2x2⟺21=x2⟺x=±21 Puis, la soustraction, membres à membres, de la deuxième moins la première nous conduit à : 1=2y2⟺21=y2⟺y=±21 La troisième équation, à savoir −21=xy nous permet de savoir que x et y sont deux nombres réels de signe opposé car −21<0. On a alors : z=21−i21=21(1−i)ouz=−21+i21=−21(1−i)
Question 6
Z=2+i
Correction
On pose z=x+iy, avec x et y deux nombres réels, tel que z soit racine carrée de Z=2+i. On a alors : Z=z2⟺2+i=(x+iy)2⟺2+i1=x2−y2+i2xy⟺⎩⎨⎧21==x2−y22xy De plus, l'égalité initiale Z=z2 nous donne, en module, ∣Z∣=∣z2∣=∣z∣2. Ainsi on a : 22+12=x2+y22=x2+y2 Soit encore : 5=x2+y2 On a alors les trois équations de déterminations suivantes : ⎩⎨⎧251===x2−y2x2+y22xy⟺⎩⎨⎧2521===x2−y2x2+y2xy La somme, membres à membres, des deux premières nous conduit à : 5+2=2x2⟺25+2=x2⟺x=±25+2 Puis, la soustraction, membres à membres, de la deuxième moins la première nous conduit à : 5−2=2y2⟺25−2=y2⟺y=±25−2 La troisième équation, à savoir 21=xy nous permet de savoir que x et y sont deux nombres réels de même signe car 21>0. On a alors : z=25+2+i25−2ouz=−25+2−i25−2