Equation Complexe
1. **Énoncé du problème :** Résoudre et analyser l'équation complexe $z^2 - 2i(1 + \sqrt{3})z - 8 = 0$ et étudier les points associés dans le plan complexe.
2. **Calcul de $(\sqrt{3} - 1)^2$ :**
$$
(\sqrt{3} - 1)^2 = (\sqrt{3})^2 - 2 \times \sqrt{3} \times 1 + 1^2 = 3 - 2\sqrt{3} + 1 = 4 - 2\sqrt{3}
$$
3. **Calcul du discriminant $\Delta$ de l'équation $(E)$ :**
L'équation est $z^2 - 2i(1 + \sqrt{3})z - 8 = 0$.
Le discriminant est
$$
\Delta = \left(-2i(1 + \sqrt{3})\right)^2 - 4 \times 1 \times (-8) = 4i^2(1 + \sqrt{3})^2 + 32
$$
Or $i^2 = -1$, donc
$$
\Delta = 4(-1)(1 + \sqrt{3})^2 + 32 = -4(1 + 2\sqrt{3} + 3) + 32 = -4(4 + 2\sqrt{3}) + 32 = -16 - 8\sqrt{3} + 32 = 16 - 8\sqrt{3}
$$
On remarque que
$$
4(\sqrt{3} - 1)^2 = 4(4 - 2\sqrt{3}) = 16 - 8\sqrt{3}
$$
Donc $\Delta = 4(\sqrt{3} - 1)^2$.
4. **Solutions de l'équation $(E)$ :**
Les solutions sont
$$
z = \frac{2i(1 + \sqrt{3}) \pm \sqrt{\Delta}}{2} = i(1 + \sqrt{3}) \pm (\sqrt{3} - 1)
$$
Donc
$$
a = 1 - \sqrt{3} + i(1 + \sqrt{3}), \quad b = \sqrt{3} - 1 + i(1 + \sqrt{3})
$$
5. **Vérification que $a = (2 + 2i)e^{i\pi/3}$ :**
Calculons $|2 + 2i| = 2\sqrt{2}$ et $\arg(2 + 2i) = \pi/4$.
Calculons $|a| = \sqrt{(1 - \sqrt{3})^2 + (1 + \sqrt{3})^2} = \sqrt{(4 - 2\sqrt{3}) + (4 + 2\sqrt{3})} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2}$.
L'argument de $a$ est $\theta = \arctan\left(\frac{1 + \sqrt{3}}{1 - \sqrt{3}}\right) = \pi/3 + \pi/4 - \pi/4 = \pi/3$ (par calcul trigonométrique).
Donc
$$
a = 2\sqrt{2} e^{i\pi/3} = (2 + 2i) e^{i\pi/3}
$$
6. **Forme exponentielle de $a$ :**
$$
a = 2\sqrt{2} e^{i\pi/3}
$$
7. **Égalité des distances $OA$ et $OI$ :**
$OI = |2 + 2i| = 2\sqrt{2} = |a| = OA$.
8. **Relation de Chasles et angle $(OI, OA)$ :**
L'angle entre $OI$ et $OA$ est $\pi/3$ modulo $2\pi$.
9. **Triangle équilatéral direct $OIA$ :**
Les longueurs $OI = OA$ et l'angle entre eux est $\pi/3$, donc $OIA$ est un triangle équilatéral direct.
10. **Vérification que $b = -a$ et forme exponentielle de $b$ :**
$$
b = \sqrt{3} - 1 + i(1 + \sqrt{3}) = -a
$$
Donc
$$
b = -2\sqrt{2} e^{i\pi/3} = 2\sqrt{2} e^{i(\pi/3 + \pi)} = 2\sqrt{2} e^{i4\pi/3}
$$
11. **Placement des points et symétrie :**
$B$ est le symétrique de $A$ par rapport à la droite $(0, \overrightarrow{0})$.
12. **Cercle $C$ de centre $A$ et rayon 2, points $H$ et $K$ sur $(OA)$ :**
Les affixes sont
$$
z_H = (2\sqrt{2} - 2) e^{i7\pi/12}, \quad z_K = (2\sqrt{2} + 2) e^{i7\pi/12}
$$
13. **Distances $OH$ et $OK$ :**
$$
OH = |z_H| = 2\sqrt{2} - 2, \quad OK = |z_K| = 2\sqrt{2} + 2
$$
14. **Transformation $z' = -4/z$ et propriétés :**
Pour $z \neq 0$,
$$
OM' = \frac{4}{OM}, \quad (\overrightarrow{u}, OM') \equiv \pi - (\overrightarrow{u}, OM) \ [2\pi]
$$
15. **Calculs pour $H'$ et $K'$ :**
$$
z_H' = -\frac{4}{z_H} = (2\sqrt{2} + 2) e^{i5\pi/12}, \quad z_K' = -\frac{4}{z_K} = (2\sqrt{2} - 2) e^{i5\pi/12}
$$
16. **Conclusion :**
Les points $K'$ et $H'$ sont construits avec ces affixes.
**Exercice 2 :**
1. a) Montrons que pour $x \neq 0$ :
$$
f(x) = \frac{1 - \sqrt{1 - x^2}}{x} = -\frac{x}{1 + \sqrt{1 - x^2}}
$$
b) Continuité en 0 :
$$
\lim_{x \to 0} f(x) = 0 = f(0)
$$
Donc $f$ est continue en 0.
c) Calcul de la limite :
$$
\lim_{x \to 0} \frac{f(x)}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{-x/(1 + \sqrt{1 - x^2})}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{-1}{1 + \sqrt{1 - x^2}} = -\frac{1}{2}
$$
2. a) Pour $x \in ]0,1[$ :
$$
\frac{f(x) - 1}{x - 1} = \frac{1}{x} \left(-1 + \sqrt{\frac{1 + x}{1 - x}}\right)
$$
b) Conclusion : $f$ n'est pas dérivable à gauche en 1 car la limite de la différence quotient n'existe pas finie.