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Problème — Une suite de nombres complexes et sa spirale

Application directe du cours · niveau 3 (difficile) · mathématiques expertes (terminale), chapitre 1 — Nombres Complexes

Énoncé

Problème — Une suite de nombres complexes et sa spirale.

On pose et l'on définit la suite par :

On note le point d'affixe dans le plan complexe.

Corrigé

La suite est géométrique de raison et de premier terme , donc , soit :

Comme , la suite géométrique tend vers : les points tournent d'un huitième de tour à chaque étape tout en se rapprochant de l'origine. Ils décrivent une spirale qui converge vers .

(car ). Donc : après huit pas, soit un tour complet, le point se retrouve sur la demi-droite , mais seize fois plus près de .

Or , d'où :

Ce quotient a pour module et pour argument . La lecture géométrique du cours (avec , et ) donne :

Le triangle est donc rectangle et isocèle en . (On le vérifie sur la figure pour : et .)

Or , donc , et :

La suite est géométrique de premier terme et de raison , donc :

En multipliant par la quantité conjuguée :

La ligne brisée s'enroule indéfiniment autour de , et pourtant sa longueur reste bornée : elle tend vers .

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.