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mathématiques expertes (terminale) · Chapitre 1 · Application directe du cours

Problème — Un losange et deux triangles équilatéraux

Nombres Complexes · niveau 2

Énoncé

Problème — Un losange et deux triangles équilatéraux.

Le plan complexe est rapporté à un repère orthonormé direct . On considère les points , et d'affixes respectives :

  • Écrire et sous forme exponentielle.
  • Calculer et en déduire la nature du triangle .
  • Justifier que est un parallélogramme, puis que c'est un losange.
  • Déterminer le module et un argument de . Quelle propriété classique du losange retrouve-t-on ?
  • Écrire sous forme exponentielle. Qu'en déduit-on pour le triangle ?
  • Calculer .

Corrigé

  • est un réel strictement positif : et , donc . Pour : , puis et , d'où et .
  • , donc . Or , et : les trois côtés sont égaux, le triangle est équilatéral.
  • Par construction , c'est-à-dire : le quadrilatère a deux côtés opposés et parallèles et de même longueur, c'est un parallélogramme. De plus : deux côtés consécutifs sont égaux, donc est un losange (de côté ).
  • , donc :

Comme et , la demi-droite partage l'angle en deux angles égaux de : on retrouve que la diagonale d'un losange issue d'un sommet en est la bissectrice.

  • On remarque que et , d'où :

Lisons ce quotient comme l'indique le cours, avec :

  • son module vaut , donc : le triangle est isocèle en ;
  • son argument vaut , donc .

Un triangle isocèle dont l'angle au sommet principal mesure a ses deux autres angles égaux à : le triangle est lui aussi équilatéral. On le vérifie sur les longueurs : , et .

  • De la forme exponentielle et de la formule de Moivre :

Or , donc . Ainsi : un réel positif, comme l'annonçait l'argument .

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