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✏️ 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 STI2D

Consigne. On considère la transformation \(T\) définie par \(z' = z + (3-2i)\).

  1. (a) Quelle est la nature de \(T\) ?
  2. (b) Donner le vecteur de translation en coordonnées.
  3. (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(z=1+4i\).
  4. (d) Déterminer l’image du point d’affixe \(z=-2-i\).
Exercice 2 — Rotation de centre \(O\)
Tle STI2D

Consigne. On considère la transformation \(R\) définie par \(z' = iz\).

  1. (a) Montrer que \(R\) est une rotation.
  2. (b) Préciser son angle.
  3. (c) Calculer l’image du point d’affixe \(2+i\).
  4. (d) Calculer l’image du point d’affixe \(-1+3i\).
Exercice 3 — Homothétie de centre \(O\)
Tle STI2D

Consigne. On considère \(H : z' = 2z\).

  1. (a) Identifier la nature de la transformation.
  2. (b) Donner son rapport.
  3. (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(1-2i\).
  4. (d) Que devient la distance à l’origine ?
Exercice 4 — Transformation \(z' = az\) avec module et argument
Tle STI2D

Consigne. On considère \(f : z' = (1+i)z\).

  1. (a) Calculer \(|1+i|\).
  2. (b) Déterminer un argument de \(1+i\).
  3. (c) Interpréter géométriquement la transformation.
  4. (d) Calculer l’image de \(z=1\).
Exercice 5 — Similitude directe \(z' = az+b\)
Tle STI2D

Consigne. Soit \(g\) définie par \[ z'=(1+i)z+2. \]

  1. (a) Montrer que \(g\) est une similitude directe.
  2. (b) Donner son rapport et son angle.
  3. (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(z=i\).
  4. (d) Déterminer le point fixe éventuel.
Exercice 6 — Centre / point fixe d’une similitude
Tle STI2D

Consigne. On considère \[ z'=\left( rac{1}{2}+ rac{\sqrt3}{2}i ight)z + 1. \]

  1. (a) Justifier qu’il s’agit d’une rotation-translation.
  2. (b) Déterminer son angle.
  3. (c) Déterminer le point fixe.
  4. (d) En déduire la nature géométrique complète.
Exercice 7 — Étude complète d’une transformation
Tle STI2D

Consigne. Étudier la transformation \[ z' = -iz + (2-i). \]

  1. (a) Calculer le module et un argument de \(-i\).
  2. (b) En déduire la nature de la transformation.
  3. (c) Déterminer le point fixe.
  4. (d) Calculer l’image du point d’affixe \(1+i\).
Exercice 8 — Translation — image de plusieurs points
Tle STI2D

Consigne. On considère \(T : z'=z+(-1+4i)\).

  1. (a) Donner la nature de \(T\).
  2. (b) Donner le vecteur associé.
  3. (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(2-3i\).
  4. (d) Déterminer l’image du point d’affixe \(-4+2i\).
Exercice 9 — Rotation d’angle \(\pi\)
Tle STI2D

Consigne. On considère \(R : z'=-z\).

  1. (a) Calculer \(|-1|\) et un argument de \(-1\).
  2. (b) Identifier la transformation.
  3. (c) Calculer l’image de \(3-2i\).
  4. (d) Calculer l’image de \(-1+i\).
Exercice 10 — Rotation d’angle \(- rac{\pi}{2}\)
Tle STI2D

Consigne. On considère \(R : z'=-iz\).

  1. (a) Montrer qu’il s’agit d’une rotation.
  2. (b) Préciser l’angle.
  3. (c) Calculer l’image de \(2+i\).
  4. (d) Calculer l’image de \(-3+2i\).
Exercice 11 — Homothétie de rapport négatif
Tle STI2D

Consigne. On considère \(H : z'=-2z\).

  1. (a) Calculer \(|-2|\) et un argument de \(-2\).
  2. (b) Interpréter géométriquement la transformation.
  3. (c) Calculer l’image de \(1-i\).
  4. (d) Calculer l’image de \(-2+3i\).
Exercice 12 — Similitude de rapport 2 et angle \( rac{\pi}{2}\)
Tle STI2D

Consigne. On considère \(f : z'=2iz\).

  1. (a) Calculer \(|2i|\).
  2. (b) Donner un argument de \(2i\).
  3. (c) Déduire le rapport et l’angle de la transformation.
  4. (d) Calculer l’image de \(1+2i\).
Exercice 13 — Nature d’une transformation par lecture de \(a\) et \(b\)
Tle STI2D

Consigne. Pour chacune des transformations suivantes, préciser sa nature :

  1. (a) \(z'=z+3i\)
  2. (b) \(z'=-iz\)
  3. (c) \(z'=3z\)
  4. (d) \(z'=(1-i)z+2\)
Exercice 14 — Calcul de point fixe — série 1
Tle STI2D

Consigne. Déterminer le point fixe de chaque transformation quand il existe :

  1. (a) \(z'=2z+1\)
  2. (b) \(z'=iz+1\)
  3. (c) \(z'=-z+4\)
  4. (d) \(z'=(1+i)z+i\)
Exercice 15 — Calcul de point fixe — série 2
Tle STI2D

Consigne. Déterminer le point fixe des transformations suivantes :

  1. (a) \(z'=-iz+2\)
  2. (b) \(z'= rac12 z+3i\)
  3. (c) \(z'=(2-i)z+1\)
  4. (d) \(z'=-2z-3i\)
Exercice 16 — Image d’un point par une similitude
Tle STI2D

Consigne. On considère \(f : z'=(1-i)z+3\).

  1. (a) Calculer \(|1-i|\).
  2. (b) Donner un argument de \(1-i\).
  3. (c) Déterminer l’image de \(z=2\).
  4. (d) Déterminer l’image de \(z=1+i\).
Exercice 17 — Comparer deux transformations
Tle STI2D

Consigne. On considère \[ T : z'=z+2i \qquad ext{et} \qquad R : z'=iz. \]

  1. (a) Quelle est la nature de \(T\) ?
  2. (b) Quelle est la nature de \(R\) ?
  3. (c) Calculer l’image de \(1\) par \(T\).
  4. (d) Calculer l’image de \(1\) par \(R\).
Exercice 18 — Détermination d’un vecteur de translation
Tle STI2D

Consigne. On sait qu’une translation envoie le point d’affixe \(1+2i\) sur le point d’affixe \(4-i\).

  1. (a) Déterminer l’affixe du vecteur de translation.
  2. (b) Écrire la transformation sous la forme \(z'=z+b\).
  3. (c) Déterminer l’image du point d’affixe \(-2+3i\).
  4. (d) Déterminer l’image du point d’affixe \(5\).
Exercice 19 — Lecture géométrique d’une similitude
Tle STI2D

Consigne. On considère \[ z'=\sqrt3\left(\cos rac{\pi}{6}+i\sin rac{\pi}{6} ight)z. \]

  1. (a) Quel est le module du coefficient multiplicatif ?
  2. (b) Quel est son argument ?
  3. (c) En déduire le rapport de la transformation.
  4. (d) En déduire son angle.
Exercice 20 — Bilan complet — reconnaissance + calcul
Tle STI2D

Consigne. Étudier la transformation \[ z'=(\sqrt3+i)z+(1-2i). \]

  1. (a) Montrer qu’il s’agit d’une similitude directe.
  2. (b) Calculer son rapport.
  3. (c) Déterminer un argument du coefficient multiplicatif.
  4. (d) Calculer l’image du point d’affixe \(z=1\).