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Contenu principal

Les nombres complexes

L'ensemble des nombres complexes. La partie réelle et la partie imaginaire d'un nombre complexe.
L'équation x2=1 n'a pas de solution dans l'ensemble des réels, mais elle en a deux dans un nouvel ensemble de nombres qui est appelé l'ensemble des nombres complexes.
Le nombre i est à la base de l'ensemble des complexes.
  • i2=1
  • 1=i
Les nombres de la forme bi, où b est un réel différent de 0, comme par exemple, 3i, i5 ou 12i sont appelés des imaginaires purs.
Les nombres de la forme a+iba et b sont des réels différents de 0, par exemple, 2+7i ou 32i sont appelés des nombres complexes.

Définition

L'ensemble des complexes est l'ensemble des nombres de la forme a+bi, où a et b sont des réels.
a+ibiPartiePartieréelleimaginaire
Si z=a+ib, a est la partie réelle de z et b est sa partie imaginaire.
Voici des exemples. Pour identifier la partie réelle et la partie imaginaire d'un nombre complexe, ce peut être une bonne habitude d'écrire ce nombre sous la forme a+bi.
NombreForme a+biPartie réelle et partie imaginaire
7i22+7iSa partie réelle est 2 et sa partie imaginaire est 7.
43i4+(3)iSa partie réelle 4 et sa partie imaginaire est 3
9i0+9iSa partie réelle 0 et sa partie imaginaire est 9
22+0iSa partie réelle 2 et sa partie imaginaire est 0

À vous !

Exercice 1
Quelle est la partie réelle de 13,2i+1?
  • Votre réponse doit être
  • un entier, comme 6
  • une fraction simplifiée telle que 3/5
  • une fraction simplifiée telle que 7/4
  • un nombre fractionnaire, par exemple, 1 3/4
  • un nombre décimal, comme 0,75
  • un multiple de Pi, tels que 12 pi ou 2/3 pi

Exercice 2
Quelle est la partie imaginaire de 2114i?
  • Votre réponse doit être
  • un entier, comme 6
  • une fraction simplifiée telle que 3/5
  • une fraction simplifiée telle que 7/4
  • un nombre fractionnaire, par exemple, 1 3/4
  • un nombre décimal, comme 0,75
  • un multiple de Pi, tels que 12 pi ou 2/3 pi

Exercice 3
Quelle est la partie réelle de 17i?
  • Votre réponse doit être
  • un entier, comme 6
  • une fraction simplifiée telle que 3/5
  • une fraction simplifiée telle que 7/4
  • un nombre fractionnaire, par exemple, 1 3/4
  • un nombre décimal, comme 0,75
  • un multiple de Pi, tels que 12 pi ou 2/3 pi

Les sous-ensembles de l'ensemble C des nombres complexes

L'ensemble des réels et l'ensemble des imaginaires purs sont des sous-ensembles de l'ensemble des complexes. En effet,
Un imaginaire pur est un nombre de la forme a+bi avec a=0.
De même, un réel est un nombre de la forme a+bi avec b=0.
Donc tout nombre de l'ensemble des imaginaires purs appartient à l'ensemble C des nombres complexes et tout nombre de l'ensemble des réels appartient à l'ensemble C des nombres complexes
Un nombre complexe tel que 4+2i n'est ni un réel, ni un imaginaire pur.
Nombres complexes4+2i35iRéels512,23Imaginaires purs5i12,2i3i

Une question

Cette proposition est-elle vraie ?
Un nombre complexe est soit un réel, soit un imaginaire pur.
Choisissez une seule réponse :

Exemples

Voici cinq exemples de nombres complexes :
Réel(b=0)Imaginaire pur(a=0)Complexe(a+bi)
7+8i(7+8i)X
3(3+0i)XX
1(1+0i)XX
1,3i(0+(1,3)i)XX
100i(0+100i)XX
NB. Les cinq nombres donnés sont tous des nombres complexes.

A vous !

Exercice 4
2+3i est-il un réel, un imaginaire pur, un nombre complexe ?
Choisissez toutes les réponses possibles :

Exercice 5
10,2 est-il un réel, un imaginaire pur, un nombre complexe ?
Choisissez toutes les réponses possibles :

Exercice 6
17i est-il un réel, un imaginaire pur, un nombre complexe ?
Choisissez toutes les réponses possibles :

Pourquoi les nombres complexes sont-ils importants ?

A quoi servent-ils ? Peut-être ne le croirez-vous pas, mais ils ont beaucoup d'applications, par exemple en électricité ou en mécanique quantique, pour ne citer que ces deux exemples.
En algèbre, on démontre que tout polynôme quel que soit son degré a des racines dans l'ensemble des complexes.
Par exemple, le polynôme p(x)=x22x+5 qui n'a pas de racines dans l'ensemble des réels a deux racines dans l'ensemble des complexes : 1+2i et 12i.
Cette leçon n'est que le début d'une longue histoire...

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  • piceratops tree style l'avatar de l’utilisateur Mathis Peyronne
    Dans les deux dernier paragraphe de "Pourquoi les nombres complexes sont-ils importants ?" vous vouliez pas plutot dire "reponse" a la place de "racines". a part ca merci beaucoup pour vos cours gratuit
    (0 vote)
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  • blobby green style l'avatar de l’utilisateur Benoît Seutin
    Au début de cette partie, vous faites allusion à quelque chose qui a été vue précédemment: "Comme nous l'avons vu dans une précédente leçon", "Nous avions étudié les nombres de la forme bi". Il faudrait dès lors préciser par un lien car cette partie est le tout début des nombres complexes...
    (2 votes)
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  • blobby green style l'avatar de l’utilisateur Mikael Joyal Nadeau
    Vous écrivez que 0i est un nombre imaginaire et plus bas vous inscrivez que la forme a+bi b=0 est un nombre réel...explication ?
    (1 vote)
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    • blobby green style l'avatar de l’utilisateur Elisabeth
      Cela tient au caractère particulier de 0, qui est à la fois un complexe, (le nombre complexe nul, neutre pour l'addition des complexes), un imaginaire pur (l'imaginaire pur nul, neutre pour l'addition des imaginaires purs), et un réel (le réel nul, neutre pour l'addition des réels).
      Donc 0i est bien imaginaire pur, alors que a+0i (avec a≠0) est un réel.
      (2 votes)
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