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Mathématiques expertes (option) · Terminale

Formules de Moivre et d'Euler : fiche de Terminale expertes

Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Euler : eiθ=cos⁡θ+isin⁡θe^{i\theta}=\cos\theta+i\sin\theta, d'où cos⁡θ=eiθ+e−iθ2\cos\theta=\dfrac{e^{i\theta}+e^{-i\theta}}{2} et sin⁡θ=eiθ−e−iθ2i\sin\theta=\dfrac{e^{i\theta}-e^{-i\theta}}{2i}.
  • Moivre : (cos⁡θ+isin⁡θ)n=cos⁡(nθ)+isin⁡(nθ)(\cos\theta+i\sin\theta)^n=\cos(n\theta)+i\sin(n\theta), pour tout réel θ\theta et tout entier relatif nn.
  • Pour une puissance : écrire sous forme exponentielle, élever le module à la puissance nn, multiplier l'argument par nn.
  • Pour linéariser cos⁡pθ\cos^p\theta ou sin⁡pθ\sin^p\theta : remplacer par les formules d'Euler, développer, regrouper les termes conjugués.
  • Piège classique : la formule de Moivre ne marche que si le module vaut 1 ; sinon on factorise d'abord le module.

Les deux formules à connaître

Cette fiche rassemble ce qu'il faut savoir sur les formules d'Euler et de Moivre au programme de la spécialité Mathématiques expertes. Tu as déjà vu le module, l'argument, la forme trigonométrique et la forme exponentielle d'un nombre complexe : ces deux formules en sont le prolongement direct.

Comprendre la formule de Moivre

Le nombre z=cos⁡θ+isin⁡θz=\cos\theta+i\sin\theta a pour module 11, car cos⁡2θ+sin⁡2θ=1\cos^2\theta+\sin^2\theta=1. Dans le plan complexe, son image est donc sur le cercle de centre OO et de rayon 11, le cercle unité 2.

La formule de Moivre dit alors que znz^n est le point du cercle unité repéré par l'angle nθn\theta : chaque multiplication par zz fait tourner d'un même angle θ\theta autour de OO 2.

Démonstration · Démonstration rapide avec Euler

On part de eiθ=cos⁡θ+isin⁡θe^{i\theta}=\cos\theta+i\sin\theta. En élevant les deux membres à la puissance nn, on obtient (cos⁡θ+isin⁡θ)n=(eiθ)n(\cos\theta+i\sin\theta)^n=(e^{i\theta})^n. La relation fonctionnelle donne (eiθ)n=einθ(e^{i\theta})^n=e^{in\theta}, et la formule d'Euler appliquée à nθn\theta donne einθ=cos⁡(nθ)+isin⁡(nθ)e^{in\theta}=\cos(n\theta)+i\sin(n\theta). Cette démonstration est bien plus directe qu'une récurrence 2.

Méthode 1 : calculer une puissance

Méthode 2 : linéariser avec Euler

Les formules d'Euler servent à transformer des expressions trigonométriques, en particulier pour passer d'une puissance de cos⁡\cos ou de sin⁡\sin à une somme de cosinus ou de sinus d'angles multiples. Le programme demande d'utiliser les formules d'Euler et de Moivre pour ce type de transformation 1.

Pièges et réflexes

Questions flash

4 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.

  1. Quelle égalité correspond à la formule d'Euler pour sin⁡θ\sin\theta ?

  2. Que vaut (cos⁡π6+isin⁡π6)6\left(\cos\dfrac{\pi}{6}+i\sin\dfrac{\pi}{6}\right)^{6} ?

  3. La formule de Moivre (cos⁡θ+isin⁡θ)n=cos⁡nθ+isin⁡nθ(\cos\theta+i\sin\theta)^n=\cos n\theta+i\sin n\theta reste vraie pour un exposant entier négatif.

  4. Calcule (1+i)8(1+i)^8 en utilisant la forme exponentielle de 1+i1+i.

Les questions qu'on se pose

Peut-on utiliser la formule d'Euler pour démontrer celle de Moivre ?

Oui, en cours, c'est la méthode la plus rapide : on élève la formule d'Euler à la puissance nn 2. Historiquement, c'est l'inverse : la formule de Moivre précède celle d'Euler, qui s'est appuyée dessus pour sa démonstration d'origine 23. Si on te demande une démonstration par récurrence, la formule d'Euler ne doit alors pas être utilisée.

À quoi servent ces formules concrètement ?

Elles servent à calculer de grandes puissances d'un nombre complexe sans développer, et à transformer des expressions trigonométriques, par exemple linéariser cos⁡2θ\cos^2\theta ou exprimer cos⁡3θ\cos 3\theta 12. Les formules d'Euler servent aussi à simplifier des calculs de dérivées en passant par l'exponentielle 3.

Comment savoir si je dois utiliser Moivre ou Euler ?

Si l'énoncé contient une puissance d'un nombre de la forme cos⁡θ+isin⁡θ\cos\theta+i\sin\theta ou reiθre^{i\theta}, utilise Moivre. S'il contient des puissances de cos⁡\cos ou sin⁡\sin ou demande de passer entre trigonométrie et exponentielles, utilise Euler.

Sources

  1. Mathématiques expertes - Document officiel (Annexe 1), Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
  2. Formule de Moivre, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
  3. Formule d'Euler, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.

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