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- On a:
$z_A=(2,\frac{7\pi}{6})\quad z_B=(2,\frac{10\pi}{6})\quad z_C=(2,\frac{\pi}{6})\quad z_D=(2,\frac{4\pi}{6})$ - Pour construire les points A,B,C et D sur
le repÚre $~~(O,\vec{u},\vec{v})~~$ on poursuit les étapes suivantes:
- On trace Ă l'aide du compas le cercle de centre O et de rayon 2
- les points $~A,C~$ qui appartiennent au cercle et ayants respectivement pour ordonnée (-1) et 1.
Ces informations suffisent pour les placer sur le cercle. il suffit de rĂ©gler le compas sur un 1 cm, (Ă l'aide de la rĂšgle) placer son 'aiguille' sur l'ordonnĂ© et trouver l'intersection avec le cercle. - De la mĂȘme maniĂšre les abcisses des points B et D respectivement (-1) et 1 suffisent pour les placer sur le cercle, toujours Ă l'aide de la rĂšgle et du compas.
Représentation graphique (Geogebra) - Le quadrilatÚre ABCD est carré inscrit sur le cercle $~~\mathcal{C}(O,2)~~$.
Pour le justifier:
- remarquer qu'on passe de $\overrightarrow{OA}(z_a)$ Ă $\overrightarrow{OB}(z_b)$ par une rotation de centrer O et d'angles: $$\frac{\pi}{2}=\arg z_b-\arg z_a$$. Il en de mĂȘme pour B-C et C-D et D-A
- ABCD est donc un quadrilatÚre régulier, inscrit sur le cercle.
- Les angles aux sommets sont donc égaux à : $~(~\frac{2\pi}{4}=\frac{\pi}{2}~)$
- Pour le clacul du cÎté du carré:
géométrie élémentaire: $~~a=2\sqrt{2}$
utiliser les nombres complexes: $a=|z_b -z_a|=|(1+\sqrt 3)+i(1-\sqrt 3)|=2\sqrt 2$
- On a:
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- Tracé des points $~E~$ et $~F~$:
On a les remarques suivantes:- On a: $~BA=BE~$ ce qui montre que ABE est isocĂšle.
- Rotation de centre B et d'angles $-\frac{\pi}{3}$ et donc: $$\widehat{(\overrightarrow {BE},\overrightarrow{BA})}=\frac{\pi}{3}$$
- Ceci prouve que le triangle ABE est equilatéral
Donc on peut trouver E facilement Ă l'aide de la rĂšgle et du compas.
Le mĂȘme raisonnement s'applique pour $F$ ( triangle $BCF$) - Ecriture complexe de la rotation $r$:
On a: $~~z'-z_B=e^{-i\frac{\pi}{3}}(z-z_B)$
Et donc: $$z'=e^{-i\frac{\pi}{3}}z + z_B(1-e^{-i\frac{\pi}{3}})$$ Ce qui donne: $$~~z'=(\frac{1}{2}-i\frac{\sqrt{3}}{2})z+(1-i\sqrt{3})(1-(\frac{1}{2}-i\frac{\sqrt{3}}{2}))$$ $$~~z'=(\frac{1}{2}-i\frac{\sqrt{3}}{2})z+(1-i\sqrt{3})(\frac{1}{2}+i\frac{\sqrt{3}}{2}))$$ Soit: $$~\color{magenta}\boxed{~z'=\left(\frac{1}{2}-i\frac{\sqrt{3}}{2}\right)z+2~~}$$ - Déterminons maintenant l'affixe $~z_E~$ du point: $E=r(A)$:
On a: \begin{align*} z_E&= \left(\frac{1}{2}-i\frac{\sqrt{3}}{2}\right)z_A +2\\ z_E&=\frac{1}{2}\left(1-i\sqrt{3}\right)\left(-\sqrt{3}-i\right) +2\\ z_E&=\frac{1}{2}(2-2\sqrt{3})+2 \end{align*} Soit: $$\color{magenta} \boxed{~~z_E=(2-\sqrt{3})+i~~}$$
- Tracé des points $~E~$ et $~F~$: