Equation Complexe
1. **Énoncé du problème :**
On considère l'équation dans $\mathbb{C}$ :
$$z^2 - 2e^{i\theta}\cos\theta \cdot z + e^{2i\theta} = 0$$
avec $\theta \in ]0; \pi/2[$.
2. **Vérification que 1 est une racine de (E) :**
Substituons $z=1$ dans l'équation :
$$1^2 - 2e^{i\theta}\cos\theta \cdot 1 + e^{2i\theta} = 1 - 2e^{i\theta}\cos\theta + e^{2i\theta}$$
Rappelons que $\cos\theta = \frac{e^{i\theta} + e^{-i\theta}}{2}$, donc
$$1 - 2e^{i\theta} \cdot \frac{e^{i\theta} + e^{-i\theta}}{2} + e^{2i\theta} = 1 - e^{i\theta}(e^{i\theta} + e^{-i\theta}) + e^{2i\theta} = 1 - (e^{2i\theta} + 1) + e^{2i\theta} = 0$$
Donc $z=1$ annule l'équation, c'est une racine.
3. **Trouver l'autre racine :**
L'équation est un polynôme du second degré en $z$, donc la somme des racines vaut :
$$z_1 + z_2 = 2e^{i\theta} \cos\theta$$
Or $z_1 = 1$, donc
$$z_2 = 2e^{i\theta}\cos\theta - 1$$
C'est l'autre solution.
4. **Ensembles des points $B$ d'affixe $e^{i\theta}$ avec $\theta \in ]0; \pi/2[$ :**
L'ensemble des points $B$ est les points du cercle unité (car $|e^{i\theta}|=1$) sur l'arc entre $0$ et $\pi/2$ radians dans le plan complexe.
5. **Montrer que $OACB$ est un losange :**
Les points ont pour affixes :
\- $O = 0$
\- $A = 1$
\- $C = 1 + e^{i\theta}$
\- $B = e^{i\theta}$
Calculons les vecteurs côtés :
$$\overrightarrow{OA} = 1 - 0 = 1$$
$$\overrightarrow{AC} = (1 + e^{i\theta}) - 1 = e^{i\theta}$$
$$\overrightarrow{CB} = e^{i\theta} - (1 + e^{i\theta}) = -1$$
$$\overrightarrow{BO} = 0 - e^{i\theta} = -e^{i\theta}$$
Les longueurs des côtés :
$$|\overrightarrow{OA}| = |1| = 1$$
$$|\overrightarrow{AC}| = |e^{i\theta}| = 1$$
$$|\overrightarrow{CB}| = |-1| = 1$$
$$|\overrightarrow{BO}| = |-e^{i\theta}| = 1$$
Tous les côtés ont la même longueur : donc $OACB$ est un quadrilatère équilatéral.
De plus, $\overrightarrow{OA}$ est parallèle à $\overrightarrow{CB}$ (car $\overrightarrow{CB} = -\overrightarrow{OA}$) et $\overrightarrow{AC}$ est parallèle à $\overrightarrow{BO}$ (car $\overrightarrow{BO} = -\overrightarrow{AC}$).
Ainsi, $OACB$ est un parallélogramme équilatéral, donc un losange.
**Réponse finale :**
\- 1 est bien racine de (E).
\- L'autre racine est $z = 2e^{i\theta}\cos\theta - 1$.
\- L'ensemble des points $B$ est l'arc du cercle unité situé entre $0$ et $\pi/2$ radians.
\- Le quadrilatère $OACB$ est un losange.