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Commit a78d6b89 authored by orestis.malaspin's avatar orestis.malaspin
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......@@ -1914,18 +1914,18 @@ Rappel sur les nombres complexes
--------------------------------
Dans cette section, on fait un rappel sur les nombres complexes qui
seront beaucoup utilisés dans cette section.
seront beaucoup utilisés dans la suite.
### Les nombres réels
L’ensemble des nombres réels, noté ${\real}$, possède un certain
nombre de fonctions (opérateurs) tels que l’addition, la soustraction,
la multiplication, la division, etc qui prennent un couple de nombres
L’ensemble des nombres réels, noté ${\real}$, est doté d'un certain
nombre de fonctions (opérateurs) tels que l’addition,
la multiplication etc qui prennent un couple de nombres
réels et rendent un autre nombre réel $$\begin{aligned}
& +:{\real}\times{\real}\rightarrow{\real},\\
& \cdot:{\real}\times{\real}\rightarrow{\real},\\\end{aligned}$$
On peut donc noter l’addition de deux nombres réels $7$ et $2$ et de la
définition de l’addition on a $$+(7,2)=9.$$ On lui préfère la notation
& \ \cdot:{\real}\times{\real}\rightarrow{\real},\\\end{aligned}$$
De la définition de l’addition de deux nombres réels il vient par exemple que
$$+(7,2)=9.$$ On préfère la notation
$$+(7,2)=7+2=9.$$ Intéressons nous plus particulièrement à la
multiplication et à l’addition. Ces opérations ont les propriétés
d’associativité et de commutativité. Cela veut dire que
......@@ -1941,12 +1941,12 @@ soit ${\real}^2\equiv{\real}\times{\real}$. Cet ensemble
est l’ensemble des des couples de nombres réels. Notons les nombres
$z\in{\real}^2$ comme
$$z=(a,b)\mbox{ tel que } a\in{\real}, \mbox{ et } b\in{\real}.$$
Sur ces nombres on peut définir à nouveau l’addition, la soustraction,
Sur ces nombres on peut définir à nouveau l’addition,
la multiplication, ... $$\begin{aligned}
& +:{\real}^2\times{\real}^2\rightarrow{\real}^2,\\
& \cdot:{\real}^2\times{\real}^2\rightarrow{\real}^2.\end{aligned}$$
On peut les écrire sous la forme de leurs équivalents des nombres réels
sous la forme
comme
$$(a,b)+(c,d)=(a+c,b+d),$${#eq:add}
$$(a,b)\cdot(c,d)=(a\cdot c-b\cdot d,a\cdot d+b\cdot c).$${#eq:mult}
On voit assez facilement que l’addition sur ${\real}^2$ a une forme
......@@ -1961,9 +1961,9 @@ Exercice +.#
Vérifier l’associativité du produit sur notre ensemble ${\real}^2$.
Regardons à présent ce qu’il se passe si on étudie les ensemble de
nombres où le deuxième nombre est nul tels que $(a,0)$. Si on additionne
deux tels nombres ont obtient $$(a,0)+(b,0)=(a+b,0).$$On constate donc
Regardons à présent ce qui se passe si on étudie les ensemble de
nombres dans ${\real}^2$ où le deuxième nombre du couple est nul tels que $(a,0)$. Si on additionne
deux tels nombres ont obtient $$(a,0)+(b,0)=(a+b,0).$$ On constate donc
que ce genre de nombre se comporte exactement comme un nombre réel
normal du point de vue de l’addition. Que se passe-t-il quand on
multiplie deux tels nombres
......@@ -1972,8 +1972,8 @@ On voit que pour la multiplication également les ensembles de nombres
dont le deuxième est nul, se comporte comme un nombre réel standard.
En fait on peut montrer que ce sous-ensemble de ${\real}^2$ se
comporte exactement comme ${\real}$. Il se trouve que
${\real}^2$ est un ensemble de nombre plus grand que ${\real}$
comporte exactement comme ${\real}$. Il se trouve donc que
${\real}^2$ est un ensemble plus grand que ${\real}$
et qui le contient entièrement.
### Les nombres complexes
......@@ -1999,17 +1999,17 @@ donc que pour que cette équation soit égale à l’équation
la définition formelle du nombre imaginaire. Dans les réels $i$ ne peut
pas exister. En revanche dans l’espace plus grand des complexes $i$ a
une existence tout à fait naturelle et raisonnable. En fait le nombre
$i$ est associé au couple $(0,1)$.
$i$ est associé au couple $(0,1)$ comme on voit par $(0,19\cdot (0,1)=(-1,0)$.
On appelle partie réelle d’un nombre complexe $z$, la partie pas
multipliée par $i$ (on la note ${\mathrm{Re}}(z)$) et la partie
multipliée par $i$ (on la note ${\mathrm{Re}}(z)$) et partie
imaginaire celle multipliée par $i$ (on la note ${\mathrm{Im}}(z)$).
Pour $z=a+ib$, on a donc ${\mathrm{Re}}(z)=a$ et ${\mathrm{Im}}(z)=b$.
#### Interprétation géométrique
Comme on l’a vu précédemment, les nombres complexes peuvent se voir
comme une “notation” de ${\real}^2$. On peut donc les représenter
comme une “notation” de ${\real}^2$. On peut ainsi les représenter
sur un plan bidimensionnel (voir la @fig:complexPlane).
![Représentation du nombre complexe
......@@ -2026,7 +2026,7 @@ $z_3=a+c+i(b+d)$.](figs/complexPlaneSum.pdf){#fig:complexPlaneSum width="50.0000
Pour la multiplication cela s’avère un peu plus difficile à interpréter.
Pour cela il est plus simple de passer par une représentation via des
sinus et des cosinus (en coordonnées cylindriques) des nombres complexes
sinus et des cosinus (en coordonnées polaires) des nombres complexes
(voir la @fig:complexPlaneCyl.
![Représentation du nombre complexe
......@@ -2051,16 +2051,17 @@ En utilisant les relations trigonométriques suivantes $$\begin{aligned}
il vient $$\begin{aligned}
z_3=r_1r_2\left(\cos(\vartheta_1+\vartheta_2)+i(\sin(\vartheta_1+\vartheta_2)\right).\end{aligned}$$
On a donc comme interprétation géométrique que le produit de deux
nombres complexe donne un nombre complexe dont la longueur est le
nombres complexe donne un nombre complexe dont la longueur (module) est le
produit des longueurs des nombres complexes originaux et dont
l’orientation est la somme des angles des nombres complexes originaux.
l’orientation (argument) est la somme des angles des nombres complexes originaux.
Cette propriété du produit nous amène à la notation sous forme
d’exponentielle des nombres complexes. L’exponentielle, possède la
propriété intéressante suivante $$e^a e^b=e^{a+b}.$$ Ou encore quand on
multiplie deux nombres représentés par une exponentielle, on peut
représenter le résultat par l’exponentielle de la somme de leurs
arguments. Comme pour les nombre complexes en somme. On a donc que
arguments. Comme pour les nombre complexes en somme. Il en découle des ces considérations
que
$$z=re^{i\vartheta}=r(\cos\vartheta+i\sin\vartheta).$$
On peut démontrer de façon plus rigoureuse cette relation grâce aux
......@@ -2070,7 +2071,7 @@ solution $f(x)=e^{\alpha x}$ ($\alpha\in{\mathbb{C}}$). Si on remplace
$\alpha$ par $i$, on a $f=e^{ix}$. Par ailleurs, avec $\alpha=i$, on
peut également vérifier que $f(x)=r(\cos x+i\sin x)$ satisfait
l’équation différentielle ci-dessus. On a donc bien que les deux formes
sont égales.
sont égales.Remarquons que $e^{ix}=\cos(x)+i\sin(x), x\in \real$ est la fameuse formule d'Euler.
#### Quelques notations et définitions
......@@ -2097,7 +2098,7 @@ $${\mathrm{Re}}(z)=\frac{1}{2}(z+{\bar{z}}),\quad {\mathrm{Im}}(z)=\frac{1}{2i}(
Exercice +.#
Démontrer les trois relations précédentes.
Démontrer ces trois relations.
---
......@@ -2110,23 +2111,23 @@ $$\begin{aligned}
Exercice +.#
Démontrer ces deux relations.
Démontrer ces relations.
---
### Espaces vectoriels
Ici nous introduisons de façon très simplifiée les concepts d’espaces
vectoriels et certaines notions d’algèbre linéaire. Pour ce faire nous
allons considérer un ensemble $V$, sous ensemble d’un espace plus grand
$E$ (muni d’une addition et d’une multiplication). Dans notre cas $E$
sera ${\real}$ ou ${\mathbb{C}}$ principalement.
Ici nous introduisons de façon très simplifiée le concept d’espace
vectoriel et certaines notions d’algèbre linéaire. Pour ce faire nous
allons considérer un ensemble $V$ muni d’une addition et d’une multiplication par un scalaire, c'est à dire par un nombre appartenant
à un ensemble $E$. Dans notre cas $E$
sera ${\real}$ ou ${\mathbb{C}}$ (l'ensemble des nombres complexes) principalement.
Définition +.#
On appelle espace vectoriel sur $E$, un ensemble $V$, dont les éléments
appelés vecteur et notés $v$, sont sont munis des opérations opérations
$+$ (l’addition) et $\cdot$ (la multiplication par un scalaire) ont les
appelés vecteurs et notés $v$, sont sont munis des opérations
$+$ (l’addition) et $\cdot$ (la multiplication par un scalaire) qui ont les
propriétés suivantes
-
......@@ -2158,8 +2159,8 @@ Exemple (Espaces vectoriels) +.#
1. L’espace nul, $v=0$.
2. L’ensemble $V=E$ lui-même. En particulier $V={\real}$ ou
$V={\mathbb{C}}$ avec l’addition et la multiplication usuelle.
2. $V={\real}$ ou
$V={\mathbb{C}}$ avec $E=\real$.
3. L’espace des $n-$uplets. Pour tout $n>0$, l’ensemble des $n-$uplets
d’éléments de $E$, $v=(v_1,v_2,...,v_n),\ \{v_i\}_{i=1}^n\in E$,
......@@ -2185,7 +2186,7 @@ Exemple (Espaces vectoriels) +.#
par un scalaire définis commme suit. Soient $f:W\rightarrow V$ et
$g:W\rightarrow V$, avec $\alpha\in E$, alors $$\begin{aligned}
&(f+g)(x)=f(x)+g(x), \quad \forall x\in W,\\
&f(\alpha\cdot x)=\alpha\cdot f(x), \quad \forall x\in W.
&(\alpha\cdot f)(x)=\alpha\cdot f(x), \quad \forall x\in W.
\end{aligned}$$
5. Espace des applications linéaires. Soit $f$ une fonction de
......
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