✏️ Exercices — Transformations du plan par les complexes
Thèmes : translation • rotation • homothétie • similitude directe • point fixe • image d’un point • interprétation géométrique.
Objectif : savoir reconnaître la nature géométrique de \(z' = az+b\), calculer une image, déterminer un point fixe et interpréter correctement le module et l’argument.
Exercice 1 — Translations dans le plan complexe
Tle STI2DConsigne. On considère la transformation \(T\) définie par \(z' = z + (3-2i)\).
- (a) Quelle est la nature de \(T\) ?
- (b) Donner le vecteur de translation en coordonnées.
- (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(z=1+4i\).
- (d) Déterminer l’image du point d’affixe \(z=-2-i\).
Exercice 2 — Rotation de centre \(O\)
Tle STI2DConsigne. On considère la transformation \(R\) définie par \(z' = iz\).
- (a) Montrer que \(R\) est une rotation.
- (b) Préciser son angle.
- (c) Calculer l’image du point d’affixe \(2+i\).
- (d) Calculer l’image du point d’affixe \(-1+3i\).
Exercice 3 — Homothétie de centre \(O\)
Tle STI2DConsigne. On considère \(H : z' = 2z\).
- (a) Identifier la nature de la transformation.
- (b) Donner son rapport.
- (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(1-2i\).
- (d) Que devient la distance à l’origine ?
Exercice 4 — Transformation \(z' = az\) avec module et argument
Tle STI2DConsigne. On considère \(f : z' = (1+i)z\).
- (a) Calculer \(|1+i|\).
- (b) Déterminer un argument de \(1+i\).
- (c) Interpréter géométriquement la transformation.
- (d) Calculer l’image de \(z=1\).
Exercice 5 — Similitude directe \(z' = az+b\)
Tle STI2DConsigne. Soit \(g\) définie par \[ z'=(1+i)z+2. \]
- (a) Montrer que \(g\) est une similitude directe.
- (b) Donner son rapport et son angle.
- (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(z=i\).
- (d) Déterminer le point fixe éventuel.
Exercice 6 — Centre / point fixe d’une similitude
Tle STI2DConsigne. On considère \[ z'=\left(rac{1}{2}+rac{\sqrt3}{2}i ight)z + 1. \]
- (a) Justifier qu’il s’agit d’une rotation-translation.
- (b) Déterminer son angle.
- (c) Déterminer le point fixe.
- (d) En déduire la nature géométrique complète.
Exercice 7 — Étude complète d’une transformation
Tle STI2DConsigne. Étudier la transformation \[ z' = -iz + (2-i). \]
- (a) Calculer le module et un argument de \(-i\).
- (b) En déduire la nature de la transformation.
- (c) Déterminer le point fixe.
- (d) Calculer l’image du point d’affixe \(1+i\).
Exercice 8 — Translation — image de plusieurs points
Tle STI2DConsigne. On considère \(T : z'=z+(-1+4i)\).
- (a) Donner la nature de \(T\).
- (b) Donner le vecteur associé.
- (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(2-3i\).
- (d) Déterminer l’image du point d’affixe \(-4+2i\).
Exercice 9 — Rotation d’angle \(\pi\)
Tle STI2DConsigne. On considère \(R : z'=-z\).
- (a) Calculer \(|-1|\) et un argument de \(-1\).
- (b) Identifier la transformation.
- (c) Calculer l’image de \(3-2i\).
- (d) Calculer l’image de \(-1+i\).
Exercice 10 — Rotation d’angle \(-rac{\pi}{2}\)
Tle STI2DConsigne. On considère \(R : z'=-iz\).
- (a) Montrer qu’il s’agit d’une rotation.
- (b) Préciser l’angle.
- (c) Calculer l’image de \(2+i\).
- (d) Calculer l’image de \(-3+2i\).
Exercice 11 — Homothétie de rapport négatif
Tle STI2DConsigne. On considère \(H : z'=-2z\).
- (a) Calculer \(|-2|\) et un argument de \(-2\).
- (b) Interpréter géométriquement la transformation.
- (c) Calculer l’image de \(1-i\).
- (d) Calculer l’image de \(-2+3i\).
Exercice 12 — Similitude de rapport 2 et angle \(rac{\pi}{2}\)
Tle STI2DConsigne. On considère \(f : z'=2iz\).
- (a) Calculer \(|2i|\).
- (b) Donner un argument de \(2i\).
- (c) Déduire le rapport et l’angle de la transformation.
- (d) Calculer l’image de \(1+2i\).
Exercice 13 — Nature d’une transformation par lecture de \(a\) et \(b\)
Tle STI2DConsigne. Pour chacune des transformations suivantes, préciser sa nature :
- (a) \(z'=z+3i\)
- (b) \(z'=-iz\)
- (c) \(z'=3z\)
- (d) \(z'=(1-i)z+2\)
Exercice 14 — Calcul de point fixe — série 1
Tle STI2DConsigne. Déterminer le point fixe de chaque transformation quand il existe :
- (a) \(z'=2z+1\)
- (b) \(z'=iz+1\)
- (c) \(z'=-z+4\)
- (d) \(z'=(1+i)z+i\)
Exercice 15 — Calcul de point fixe — série 2
Tle STI2DConsigne. Déterminer le point fixe des transformations suivantes :
- (a) \(z'=-iz+2\)
- (b) \(z'=rac12 z+3i\)
- (c) \(z'=(2-i)z+1\)
- (d) \(z'=-2z-3i\)
Exercice 16 — Image d’un point par une similitude
Tle STI2DConsigne. On considère \(f : z'=(1-i)z+3\).
- (a) Calculer \(|1-i|\).
- (b) Donner un argument de \(1-i\).
- (c) Déterminer l’image de \(z=2\).
- (d) Déterminer l’image de \(z=1+i\).
Exercice 17 — Comparer deux transformations
Tle STI2DConsigne. On considère \[ T : z'=z+2i \qquad ext{et} \qquad R : z'=iz. \]
- (a) Quelle est la nature de \(T\) ?
- (b) Quelle est la nature de \(R\) ?
- (c) Calculer l’image de \(1\) par \(T\).
- (d) Calculer l’image de \(1\) par \(R\).
Exercice 18 — Détermination d’un vecteur de translation
Tle STI2DConsigne. On sait qu’une translation envoie le point d’affixe \(1+2i\) sur le point d’affixe \(4-i\).
- (a) Déterminer l’affixe du vecteur de translation.
- (b) Écrire la transformation sous la forme \(z'=z+b\).
- (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(-2+3i\).
- (d) Déterminer l’image du point d’affixe \(5\).
Exercice 19 — Lecture géométrique d’une similitude
Tle STI2DConsigne. On considère \[ z'=\sqrt3\left(\cosrac{\pi}{6}+i\sinrac{\pi}{6} ight)z. \]
- (a) Quel est le module du coefficient multiplicatif ?
- (b) Quel est son argument ?
- (c) En déduire le rapport de la transformation.
- (d) En déduire son angle.
Exercice 20 — Bilan complet — reconnaissance + calcul
Tle STI2DConsigne. Étudier la transformation \[ z'=(\sqrt3+i)z+(1-2i). \]
- (a) Montrer qu’il s’agit d’une similitude directe.
- (b) Calculer son rapport.
- (c) Déterminer un argument du coefficient multiplicatif.
- (d) Calculer l’image du point d’affixe \(z=1\).