Utilisation des nombres complexes

Bonjour, je suis nouvelle et j'ai une question : à quoi servent les nombres complexes ?
Je sais déjà qu'ils sont utiles pour représenter des similitudes du plan, pour linéariser des intégrales (avec la formules de Moivre en particulier) et aussi pour manipuler des grandeurs sinusoïdales utilisées en électronique (diagramme de Fresnel).
Mais y a-t-il d'autres utilisations ?
Merci.

Réponses

  • bonjour Mélanie

    "A quoi servent les nombres complexes?": ta question est vaste
    c'est un peu comme si on se posait la question de l'utilité des matrices

    les savants de l'Antiquité (Mésopotamiens, Grecs et Indiens) ignoraient les nombres complexes
    apparus seulement dans les années 1540 grâce aux mathématiciens italiens;
    nombres complexes qui d'ailleurs restèrent suspects pendant 3 siècles
    jusqu'à ce que Gauss et d'autres chercheurs montrent leur importance en math et en physique

    tu as indiqué leur présence en électronique, en calcul intégral

    on peut montrer leur pertinence très réelle en algèbre (résolution générale de l'équation du second degré)
    en trigonométrie (dans la démonstration rapide de certaines formules comme le développement de sin(nx) ou celui de cos(nx))
    et leur présence en analyse (équations différentielles linéaires)

    en économétrie la résolution complexe des équations récurrentes linéaires
    (dans les modèles macroéconomiques du type Samuelson)
    permet d'illustrer d'une façon saisissante les cycles de la croissance ou des prix

    d'une façon générale la maîtrise des nombres complexes
    (qu'il vaudrait mieux appeler nombres à deux dimensions dans la mesure où ils ne sont pas si compliqués que cela)
    a permis des avancées importantes en algèbre et en analyse

    cordialement
  • bonjour Mélanie,

    (A lire avec la voix de Darth Vador)

    Dans le monde vulgaire, c'est-à-dire non mathématique, le réel sans l'imaginaire est chaotique et dénué de sens apparent. Il en est de même pour le monde mathématique: Les nombres imaginaires donnent du sens et surtout une cohérence aux nombres réels.

    Le théorème fondamental de l'algèbre (Théorème d'Alembert-Gauss) est un théorème complexe.

    La théorie analytique des nombres est plus simple est plus profonde avec la variable complexe.

    La variable complexe justement - Ah le miraculeux théorème de Turin - permet d'effectuer des calculs d'intégrales réelles que sans ça tu peux toujours t'accrocher ma petite. Vive la méthode des résidus.
    Idem avec le prolongement analytique: Encore un outil simple, accessible (niveau L3) et d'une puissance colossale.

    L'idée de tout ça c'est que sur la droite réelle pour aller d'un point à un autre il n'y a pas trente-six solutions. Dans le plan complexe tu peux te payer des volutes candeloresques.

    ça c'était pour les maths: Pour la physique l'électricité - donc la mécanique - te paraîtront plus facile à aborder avec les complexes.

    ETC.

    Un peu de vécu:
    - Le prof: Bon il reste dix minutes, largement assez pour décomposer une fraction en éléments simples.
    - Les élèves: Beuuuuuh !
    - Le prof: (dictant une fraction pas piquée des hannetons) ...à décomposer sur...
    - Les élèves (déjà accablés) Sur $\mathbb C$ M'sieur !
    - Le prof: (sadique) Sur $\mathbb R$ !

    Pour que tu ne partes pas les mains vides, un classique:
    Soient $a,b,c$ et $d$ quatre nombres complexes. On pose
    $z_1 = a+bi$ et $z_2 = c+di$. On a donc $z_1z_2 = (ac-bd)+i(ad+bc)$.
    De l'égalité $|z_1z_2| = |z_1||z_2|$ on a $|z_1z_2|^2 = |z_1|^2|z_2|^2$ donc l'identité RELLE:
    \[(ac-bd)^2+(ad+bc)^2 = (a^2+b^2)(c^2+d^2).\]
    Cette égalité devenant vraie pour les nombres complexes.

    Tu es entrée dans l'univers des nombres complexes. Tu es piégée car tu n'en ressortiras plus. Mais bienvenue au club. Ferme la porte derrière toi et prends les patins.

    amicalement,

    e.v.

    PS Oh le vilain signe + qui manquait!
    Personne n'a raison contre un enfant qui pleure.


  • Je confesse que j'ai du googler pour trouver ce qu'était le miraculeux théorème de Turin (y a-t-il un rapport avec le Saint Suaire ?)

    Je suis tombé sur un joli texte de Nicolas Bouleau à la mémoire de Coriolis.
    http://www.enpc.fr/HomePages/bouleau/papiers/c51.pdf

    PS : Si vous avez un jour l'occasion de voir exposer Nicolas Bouleau, n'hésitez pas, c'est un orateur.
  • Une question vient a mon esprit. Si les nombres complexe peuvent-être utilisés pour représenter/décrire des similitudes du plan est-ce on peut imaginer une nouvelle structure en 3 coordonnées d'espace (les nombre complexe ayant 2 coordonnées de plan) pour modéliser des rotations/similitudes dans l'espace ?

    Par exemple avoir des "entité W" qui peuvent s'ecrirent comme cela:
    W= x + iy + jz et faire les calculs comme les nombre complexe.

    Bref un truc entre les nombre complexe et les quaternions. Possible ?

    J.
  • cher Joseph.

    Il n'y a pas de corps de dimension 3 au dessus de $\mathbb R$.

    En revanche les quaternions décrivent très bien les similitudes de l'espace.

    amicalement,

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


  • Merci pour ta réponse rapide, cher Ev.

    J.
  • Bonjour, j'aimerais que vous m'éclaircissez un peu sur l'utilité des nombres complexes de manière un peu exhaustive, les limites de l'importance de l'utilité des nombres complexes en algèbre et en géométrie plane c'est à dire là où les nombres complexes n'apportent pas assez d'importances.Merci
  • Bonjour,

    Vaste sujet. Commence par çà que tu aurais pu trouver tout seul.

    Codialement,

    Rescassol

  • Ev l'a fait, avec brio, quelques lignes plus haut me semble-t-il. Il faut seulement utiliser les mots clefs dont elle a saupoudré son message.
    Pour rebondir sur son exemple: essaie de décomposer dans $\mathbb{R}[X]$ en une somme de deux fractions rationnelles $\dfrac{1}{X^4+1}$ B-)
  • Là Fdp, tu t'avances :-D ! De mon temps on savait écrire :\[X^4 + 1 = (X^4 + 2\,X^2 + 1) - 2\,X^2 = (X^2 + 1)^2 - 2\,X^2 = \cdots\]Bruno
  • Mon exemple était tout pourri. Désolé. :-D
  • Tu n'as pas eu de chance, en terminale j'ai eu droit à l'étude des équations bicarrées et la façon de décomposer le trinôme dans tous les cas ; ce qui est facile quand il y a au moins une racine réelle et quand ce n'est pas le cas, la méthode que j'ai utilisée fonctionne systématiquement :-D.

    Bruno
  • J'essaye de me rappeler cette factorisation, qui me sert à l'occasion ( http://math.stackexchange.com/questions/989335/closed-form-of-i-int-0-pi-2-tan-1-bigg-frac-cosx-sinx-1/1011991#1011991 ), et qu'un esclave numérique, n'est pas capable de donner généralement (ils ne savent que factoriser sur $\mathbb{Z}[X]$ )

    Pour la retrouver, sachant qu'elle existe (c'est à dire que sa forme est remarquable), je suis beaucoup moins subtil.
    (calcul des racines et développement de (x-a)(x-a') où a,a' sont conjugués pour les deux paires de nombres conjugués).
    Merci de ce truc de sioux que j'essaierai de me rappeler. :-)
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.