L'ensemble des nombres complexes
Il existe un ensemble contenant , muni d'une addition et d'une multiplication qui prolongent celles de , et possédant un élément tel que . Tout élément s'écrit de manière unique sous la forme avec .
Forme algébrique
L'écriture () est la forme algébrique de . L'unicité signifie : et . En particulier et .
Partie réelle et partie imaginaire
On note la partie réelle et la partie imaginaire (qui est un réel). est réel ; est imaginaire pur . Exemple : pour , et .
Conjugué et propriétés
Le conjugué de est . Propriétés : , , , et . On a , et . De plus et imaginaire pur .
Module et propriétés
Le module de est . On a , . Propriétés multiplicatives : , , . Inégalité triangulaire : . Le module mesure la distance de l'affixe à l'origine.
Argument
Pour , un argument de est une mesure de l'angle où est le point d'affixe . On note . Il est défini modulo : et . Propriétés : , , .
Forme trigonométrique et exponentielle
Pour de module et d'argument : forme trigonométrique et forme exponentielle , avec la notation . Exemple : . La forme exponentielle simplifie les produits, quotients et puissances.
Formules de Moivre et d'Euler
Moivre : pour tout , , soit . Euler : et . Ces formules servent à la linéarisation et au calcul de , .
Équations dans (second degré à coefficients réels)
Soit avec , , et . Si , racines réelles usuelles. Si , deux racines complexes conjuguées : . Exemple : donne et .
Racines -ièmes
Les racines -ièmes de l'unité sont les solutions de : pour . Elles forment un polygone régulier inscrit dans le cercle unité. Plus généralement, les racines -ièmes de sont .
Interprétation géométrique (affixe, transformations)
Au point on associe son affixe . La distance et . La translation de vecteur d'affixe s'écrit ; l'homothétie de centre (affixe ) et de rapport : ; la rotation de centre et d'angle : .