Nombres complexes
A SAVOIR: le cours sur les complexes
Exercice 5
Cet exercice, parfois subtil, utilise aussi le cours sur la dérivation et celui sur les limites de fonctions.
Partie A
Soit , définie sur .
Déterminer et le signe de .
Déterminer , , , .
Dresser le tableau de variation de .
Quelles sont les valeurs prises par lorsque décrit ?
Partie B
Dans le plan muni d'un repère orthonormé,
déterminer l'ensemble des points M dont l'affixe est telle que soit imaginaire pur.
Solution...
Corrigé
Partie A
.
Le dénominateur est un carré, il reste donc positif, et par là, également.
Donc est strictement croissante sur l'intervalle et sur l'intervalle .
Comme , on obtient
De même, on obtient
Comme et comme lorsque ,
on obtient .
De même, on obtient .
D'où le tableau de variation de :

Il est alors clair que les valeurs prises par lorsque décrit sont tous les réels excepté 0.
Partie B
Remarquons tout d'abord que, comme intervient dans l'expression, est nécessairement non nul
Par ailleurs, un imaginaire pur s'écrit sous la forme , avec réel.
Donc: est imaginaire pur si et seulement si il existe un réel tel que (1)
(1)
Notons ici que est différent de 1, sinon on obtiendrait , ce qui est impossible.
(1)
(1)
Donc finalement, est imaginaire pur si et seulement si s'écrit sous la forme ,
avec .
Or peut prendre toutes les valeurs de l'ensemble .
Donc, d'après la partie A, le nombre complexe s'écrit sous la forme , où décrit tous les réels excepté 0.
Donc l'ensemble cherché est l'axe des ordonnées privé de l'origine.
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