Parties réelles et imaginaires et module

Bonsoir à toutes et à tous,
J'espère que vous allez bien.
Exercice a écrit:
Combien y a-t-il de nombres complexes dont le module vaut $5$ et dont les parties réelles et imaginaires sont entières ?
Pour tout nombre complexe $z$ tel que $z = a + ib$ avec $ a,b \in \mathbb{R}$ et $i^2 = -1$, le module de $z$ est $\sqrt{a^2 + b^2}$. Donc, si le module de $z$ vaut $5$, son carré vaut $25$, et donc $a^2 + b^2 = 25$.
Selon moi, il y a $13$ nombres complexes $z$ dont les modules valent $5$ et dont les parties réelles et imaginaires sont entières : $0; -5; 5; -5i; 5i; 3+4i; 3-4i; -3-4i; -3+4i; 4+3i; 4-3i; -4-3i; -4+3i$. Néanmoins ma réponse est fausse. Pourriez-vous m'aider ?
Je vous prierai d'être indulgent, cela ne fait pas très longtemps que je manipule les nombres complexes...

Merci d'avance,
Mohammed R.

Réponses

  • Pourquoi comptes-tu $0$ dans tes solutions ? Quel est la module de $0$ ?
  • Bonsoir Mohammed.

    Le module de zéro ?

    Amicalement,

    e.v.
    Personne n'a raison contre un enfant qui pleure.


  • Ah oui effectivement, je me suis trompé, je l'ai inclus car j'avais fait $5i + 0; 5 + 0i$ et j'ai bêtement ajouté $ 0 + 0i$ et le module de $0$ est bien $ \sqrt{0 + 0} = \sqrt{0} = 0$... Désolé, effectivement la réponse était bien 12...

    Merci encore,
    Mohammed R.
  • Par ailleurs, j'aimerais bien avoir une indication sur une notation présente dans ce cours au paragraphe "Définitions" :
    Cours de Mathraining
    L'ensemble $\mathbb{C}$ des nombres complexes peut alors être défini par
    $\mathbb{C}:= \{ a+ib ; a,b \in \mathbb{R}\}$.
    Que signifie $:=$ ? J'ai l'impression que cela veut dire quelque chose comme "Posons $\mathbb{C}$ tel que ..." mais je ne suis pas sûr.

    Merci encore,
    Mohammed R.
  • := signale une définition, c'est-à-dire une abréviation.

    En d'autres termes, := abrège "abrège".

    e.v.
    Personne n'a raison contre un enfant qui pleure.


  • Fais un dessin. Cherche le même problème pour le nombre de $(a,b) \in \mathbb Z^2$ tels que $a^2+b^2=n$, avec diverses valeurs de $n$ entier positif. Fais des observations.
    Bon courage.
    Fr. Ch.
  • D'accord merci ev (tu)
    Chaurien : Bon du coup j'ai trouvé le bon résultat ($12$) mais c'est vrai que c'est une très bonne idée de faire des dessins pour des équations diophantiennes de ce type (si j'ai bien compris de quoi tu parles...), je n'y avais pas pensé et t'en remercie (tu).

    D'ailleurs est-il possible que des équations diophantiennes n'admettent que peu de solutions ? Voire aucune ? Je demande ça car résoudre l'équation diophantienne suivante : $a^2 + b^2 = 0$ ne me permet de trouver comme solutions que $0$, mais il est possible que je me trompe...

    Merci d'avance,
    Mohammed R.
  • Montre que $a=0$ puis calcule $b$.

    Une équation diophantienne élémentaire avec peu de solutions mais qui demande du travail :
    Trouver tous les entiers $x,y$ tels que $\dfrac 3 x+\dfrac 5 y=4$.
  • Pour les équations diophantiennes sans solutions, tu ne crois pas si bien dire.
  • gai requin : D'accord ! Je vais m'y atteler !
    Boole et Bill : Je doute qu'en option maths expertes nous étudierons le théorème de Fermat-Wiles X:-( mais il est vrai que je ne me suis pas montré assez précis, je voulais parler d'équations diophantiennes "de degré 2", du type $\alpha a^2 + \beta b^2 = \gamma$, avec $\alpha, \beta, \gamma$ donnés et où $\alpha$ et $\beta$ sont les inconnues et où $a$ et $b$ sont les inconnues.
  • gai requin :
    J'ouvre un fil d'arithmétique pour ton équation.
  • Mohammed R
    Déjà tu peux rester sur $a^2+b^2=n$, avec $n$ entier positif donné et $a,b$ entiers inconnus, comme nous avons dit. Tu peux voir que pour certains $n$ il n'y a pas de solution. Autrement dit, certains entiers positifs sont sommes de deux carrés entiers, et là il faut voir de combien de façons, mais d'autres ne le sont pas. Tu peux regarder successivement $n=1,2,3,...$. Tu peux regarder à part les $n$ qui sont des nombres premiers.
    Bon courage.
    Fr. Ch.
  • Chaurien :
    Soit $(a,b) \in \mathbb{Z}^2$. L'on considère à chaque fois l'équation $a^2 + b^2 = n$.
    - Pour $n \in \mathbb{Z}_-^*$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=0$, nous avons l'unique couple suivant : $(0,0)$.
    - Pour $n=1$, nous avons les $4$ couples suivants : $(0, -1), \; (0,1), \; (-1,0), \; (1,0)$.
    - Pour $n=2$, nous avons les $4$ couples suivants : $(-1,-1), \; (-1;1), \; (1,-1), \; (1,1)$.
    - Pour $n=3$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=4$, nous avons les $4$ couples suivants : $(-2, 0), \; (2,0), \; (0, -2), \; (0,2)$.
    - Pour $n=5$, nous avons les $8$ couples suivants : $(-2,-1), \; (-2,1), \; (2,-1), \; (2,1), \; (-1,-2), \; (-1,2), \; (1,-2), \; (1,2)$.
    - Pour $n=6$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=7$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=8$, nous avons les $4$ couples suivants : $(-2,-2), \; (-2,2), \; (2,-2), \; (2,2)$.
    - Pour $n=9$, nous avons les $4$ couples suivants : $(-3,0), \; (3,0), \; (0,-3), \; (0,3)$.
    - Pour $n=10$, nous avons les $8$ couples suivants : $(-3,-1), \; (-3,1), \; (3,-1), \; (3,1), \; (-1,-3), \; (-1,3), \; (1,-3), \; (1,3)$.
    - Pour $n=11$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=12$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=13$, nous avons les $8$ couples suivants : $(-3,-2), \; (-3,2), \; (3,-2), \; (3,2), \; (-2,-3), \; (-2,3), \; (2,-3), \; (2,3)$.
    - Pour $n=14$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=15$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=16$, nous avons les $4$ couples suivants : $(-4,0), \; (4,0) \; (0,-4), \; (0,4)$.
    - Pour $n=17$, nous avons les $8$ couples suivants : $(-4,-1), \; (-4,1), \; (4,-1), \; (4,1), \; (-1,-4), \; (-1,4), \; (1,-4), \; (1,4)$.
    - Pour $n=18$, nous avons les $4$ couples suivants : $(-3,-3), \; (-3,3), \; (3,-3), \; (3,3)$.
    - Pour $n=19$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=20$, nous avons les $8$ couples suivants : $(-4,-2), \; (-4,2), \; (4,-2), \; (4,2), \; (-2,-4), \; (-2,4), \; (2,-4), \; (2,4)$.
    - Pour $n=3$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=3$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=3$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=3$, il n'y a pas de couple qui soit solution.
    - Pour $n=25$, nous avons les $12$ couples suivants : $(-5,0), \; (5,0), \; (0,-5), \; (0,5), \; (-4,-3), \; (-4,3), \; (4,-3), \; (4,3), \; (-3,-4), \; (-3,4), \; (3,-4), \; (3,4)$.

    L'on remarque comme tu l'as dis qu'il y a des valeurs pour lesquelles il n'y a pas de solution.
    Il y a $4$ solutions pour $n$ s' :
    $a)$ il s'agit d'un carré parfait,
    $b)$ il n'existe aucun couple $(\alpha,\beta) \in \mathbb{Z}^2, \; \alpha \ne \beta, \; \alpha \ne -\beta, \; \alpha^2 + \beta^2 = n$. Autrement dit s'il s'agit du double d'un carré parfait respectant la condition $b)$, ll n'y aura que quatre solutions.

    Il y a $8$ solutions ou plus s'il existe au moins un couple pour $n$ $(\alpha,\beta) \in \mathbb{Z}^2, \; \alpha \ne \beta, \; \alpha \ne -\beta, \; \alpha^2 + \beta^2 = n$.

    Je vous prie de me dire si mes conditions sont mauvaises au travers d'un contre-exemple notamment.

    Merci encore,
    Mohammed R.
  • Tu peux explorer ça bourrinement et finement à la fois.
    Si le module vaut 5, tu as donc $a^2+b^2=25$ ce qui ne laisse pas beaucoup de possibilités pour a et b si on les prend positifs avec en plus $a\leqslant b$ (on n’a pas le plus élégant leslant, ici ?).
    Si $a=0$ alors $b=5$.
    Si $a=1$ alors $b^2=24$, marche pô.
    Si $a=2$ alors $b^2=21$, idem.
    Si $a=3$ alors $b^2=16$, $b=4$ (c’est le triangle rectangle bien connu 3-4-5).
    Si $a=4$ alors $b=3$ et on s’arrête, on n’aura pas d’autres solutions.
    On a trois solutions dans le quadrant haut-droit, donc douze en tout.
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • nicolas.patrois :
    je trouve ça super mais il me reste un petit doute ... Comment fait-on pour savoir avec les $0$ dans quel quadrant ils "comptent" ?
  • Tu peux tracer un cercle de centre 0 et de rayon 5 et y placer les points à coordonnées entières.
  • D'accord, je l'ai fait et je pense qu'il ne faut considérer qu'un des deux segments pour chaque quadrant et le compte est bon.
    Sinon, qu'est-ce que le leslant ? Est-ce ce symbole : $\leq$ ?

    Merci pour tout,
    Mohammed R.
  • C'est \leqslant : $\leqslant$.

    PS. leq pour "less than or equal", slant pour... faire joli ?
  • Bonsoir,

    > C'est \leqslant : $\leqslant$.

    "slant" signifie "incliné".

    Cordialement,
    Rescassol
  • Merci pour leqslant.
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • Merci encore à l'ensemble des intervenantes et intervenants (tu).
    Mohammed R.
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