Plan complexe

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En mathématiques, le plan complexe (encore appelé plan de Cauchy) désigne un plan dont chaque point est la représentation graphique d'un nombre complexe unique.

On associe en général le plan complexe à un repère (O, \vec{u}, \vec{v}) orthonormé direct. Dans un tel repère, tout point M est l'image d'un unique nombre complexe z qui est appelé affixe de cet unique point. On note M(z).

Pour tout nombre complexe z tel que z = a + ib (où a et b sont des réels), on a la relation \vec{OM} = a\vec{u} + b\vec{v}. On peut ainsi dire que la partie réelle de z est l'abscisse de M et que la partie imaginaire de z en est son ordonnée.

D'après cette égalité, tous les points de l'axe (O, \vec{u}) sont tels que la partie imaginaire de leur affixe est nulle : leur affixe est donc un nombre réel. En conséquence, on appelle l'axe (O, \vec{u}) axe des réels.

De la même façon, tous les points de l'axe (O, \vec{v}) sont tels que le partie réelle de leur affixe est nulle : leur affixe est donc un nombre imaginaire pur. En conséquence, on appelle l'axe (O, \vec{v}) axe des imaginaires.

(a,b) sont les coordonnées cartésiennes de z = a+ib dans le plan complexe. On peut aussi écrire z avec des coordonnées polaires (r,θ), ce qui correspond à l'écriture exponentielle z = r·exp(iθ). Dans ce cas, r est le module du nombre et θ est un de ses arguments (modulo ).

représentation graphique de z dans le plan complexe, coordonnées cartésiennes et polaire
Représentation graphique de z dans le plan complexe, coordonnées cartésiennes et polaire

[modifier] Transformations du plan

La somme de deux vecteurs correspond à la somme de leurs affixes. Ainsi, la translation d'un vecteur donné correspond à l'addition de son affixe.

Une rotation d'un angle θ correspond à la multiplication de l'affixe par le nombre ei θ, qui est un nombre complexe de module 1.

Une homothétie de rapport k (réel) correspond à la multiplication de l'affixe par k.