[PDF] VECTEURS ET DROITES



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VECTEURS ET DROITES

1) Déterminer une équation cartésienne de la droite d passant par le point A(3 ; 1) et de vecteur directeur u (-1 ; 5) 2) Déterminer une équation cartésienne de la droite d' passant par les points B(5 ; 3) et C(1 ; -3) 1) Soit un point M(x; y) de la droite d Les vecteurs AM"x−3 y−1 ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ et u−1 5



REPRÉSENTATIONS PARAMÉTRIQUES ET ÉQUATIONS CARTÉSIENNES

Dans un repère orthonormé, les plans P et P' ont pour équations respectives : 2 +4/+40−3=0 et 2 −5/+40−1=0 Démontrer que les plans P et P' sont perpendiculaires Les plans P et P' sont perpendiculaires si et seulement si un vecteur normal de l'un est orthogonal à un vecteur normal de l'autre



Chapitre 14 : Equations paramétriques et cartésiennes

Deux plans sont perpendiculaires si et seulement si un vecteur normal à l’un est orthogonal à un vecteur normal de l’autre V Equation cartésienne d’un plan Propriété : Propriété caractéristique d’un plan Soit ⃗ un vecteur non-nul et le plan passant par et de vecteur normal ⃗



1 Droites et vecteurs directeurs

Exemple 5 Dans un repère du plan, on donne le point A(2;−5)et le vecteur ~u(−2;6) Déterminer une équation cartésienne de la droite dpassant par Aet de vecteur directeur ~u Exemple 6 Dans un repère du plan, déterminer une équation cartésienne de la droite d passant par les points C −2; 1 2 et D(4;−3) 2 2 Équation réduite



ère Devoir de Mathématiques n°2

: A(1 ; 1) et -3 2 §· ¨¸ ©¹ b Droite d 2 v: B(-2 ; 1) et 5 1 §· ¨¸ ©¹ 2 Déterminer une équation catésienne de 3 Le vecteur 7,5-5 w §· ¨¸ ©¹ est-il un vecteur directeur de ? 4 Déterminer une équation cartésienne de (AB) 5 On donne d 3 la droite dont une équation catésienne est - 5 5 0xy a Déterminer un vecteur



I- Vecteur normal et équation de droite

Objectifs : Equation cartésienne d’une droite / vecteur normal Equation cartésienne d’un cercle Applications du produit scalaire : Calculs d’angles et de longueurs ; Formules d’addition et de duplication des sinus et cosinus Démontrer cos (a – b) I- Vecteur normal et équation de droite Définition: Dire qu’un vecteur non nul n



Chapitre 8 terminale spé math Représentation paramétrique et

Méthode 1 : On écrit qu’une équation cartésienne du plan est de la forme ax + by + cz + d = 0 et on remplace a, b et c par les coordonnées du vecteur normal disponible Ensuite, on remplace dans l’équation x, y et z par les coordonnées du point donné Cela nous permet de trouver la valeur de d, après résolution



Vecteurs - Exercices 1 Translation et vecteurs associés

le cas échéant, identi er les coe cients a, b et c d'une équation cartésienne ax + by + c = 0 de la droite Donner en n un vecteur directeur de la droite 1 2x+3y 2 = 0 2 2x+y +1 = 0 3 x+3y = 1



Déterminer les coordonnées dun vecteur directeur

déduire une équation cartésienne de d Les coordonnées de A vérifient I'équation de d donc 4 x 5 — 3 x9 c = Oc'est-à-dire— 7 + c=Osoit une équation cartésienne de la droite d est u (1 5 ; 3) est un vecteur directeur de d et (—35; — 7) est un Vecteur directeur de 15 x x '05=0 Le déterminant du vecteur u et du vecteur v est nul

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1YvanMonka-AcadémiedeStrasbourg-www.maths-et-tiques.frVECTEURS ET DROITES En 1837, le mathématicien italien Giusto BELLAVITIS, ci-contre, (1803 ; 1880) publie des travaux préfigurant la notion de vecteurs qu'il nomme "segments équipollents". Puis plus tard au XIXe siècle, le mathématicien et physicien allemand Hermann GRASSMANN (1809 ; 1877) pose les bases des opérations sur les segments orientés pour les besoins de la mécanique : addition de forces, de vitesses... Le calcul vectoriel prend alors réellement son essor. I. Colinéarité de deux vecteurs Définition : Deux vecteurs non nuls

u et v

sont colinéaires signifie qu'ils ont même direction c'est-à-dire qu'il existe un nombre réel k tel que

u =kv . Critère de colinéarité : Soit u et v deux vecteurs de coordonnées x y et x' y' dans un repère (O, i j ). Dire que u et v

sont colinéaires revient à dire que les coordonnées des deux vecteurs sont proportionnelles soit : xy' - yx' = 0. Démonstration : - Si l'un des vecteurs est nul alors l'équivalence est évidente. - Supposons maintenant que les vecteurs

u et v soient non nuls. Dire que les vecteurs u et v sont colinéaires équivaut à dire qu'il existe un nombre réel k tel que u =kv . Les coordonnées des vecteurs u et v

sont donc proportionnelles et le tableau ci-dessous est un tableau de proportionnalité : x x' y y' Donc : xy' = yx' soit encore xy' - yx' = 0.

2YvanMonka-AcadémiedeStrasbourg-www.maths-et-tiques.fr Réciproquement, si xy' - yx' = 0. Le vecteur

v étant non nul, l'une de ses coordonnées est non nulle. Supposons que x'≠ 0. Posons alors k= x x' . L'égalité xy' - yx' = 0 s'écrit : y= xy' x' =ky' et donc u =kv . Exemple : Vérifier si les vecteurs u 5 -4 et v -7 5 sont colinéaires. 5 x 5 - (-4) x (-7) = -3 ≠ 0. Les vecteurs u et v

ne sont pas colinéaires. II. Equations de droite 1) Vecteur directeur d'une droite Définition : Dest une droite du plan. On appelle vecteur directeur de Dtout vecteur non nul

u

qui possède la même direction que la droite D. 2) Equation cartésienne d'une droite Théorème et définition : Toute droite D admet une équation de la forme

ax+by+c=0 avec a;b ≠0;0 . Un vecteur directeur de D est u -b;a

. Cette équation est appelée équation cartésienne de la droite D. Démonstration : Soit A

x 0 ;y 0 un point de la droite D et u

un vecteur directeur de D. Un point M(x ; y) appartient à la droite D si et seulement si les vecteurs

AM x-x 0 y-y 0 et u sont colinéaires, soit :

βx-x

0 -αy-y 0 =0

3YvanMonka-AcadémiedeStrasbourg-www.maths-et-tiques.frSoit encore :

βx-βx

0 -αy+αy 0 =0

Et donc :

βx-αy+αy

0 -βx 0 =0

Cette équation peut s'écrire :

ax+by+c=0 avec a=β et b=-α et c=αy 0 -βx 0 . Les coordonnées de u sont donc =-b;a . Exemple : Soit une droite d d'équation cartésienne

4x-5y-1=0

. Alors le vecteur u

de coordonnées (5 ; 4) est un vecteur directeur de d. Théorème réciproque : L'ensemble des points M(x ; y) tels que

ax+by+c=0 avec a;b ≠0;0 est une droite D de vecteur directeur u -b;a

. - Admis - Méthode : Déterminer une équation de droite à partir d'un point et d'un vecteur directeur Vidéo https://youtu.be/NosYmlLLFB4 Vidéo https://youtu.be/i5WD8IZdEqk On considère un repère

O;i ;j

du plan. 1) Déterminer une équation cartésienne de la droite d passant par le point A(3 ; 1) et de vecteur directeur

u

(-1 ; 5). 2) Déterminer une équation cartésienne de la droite d' passant par les points B(5 ; 3) et C(1 ; -3). 1) Soit un point M(x ; y) de la droite d. Les vecteurs

AM x-3 y-1 et u -1 5 sont colinéaires, soit : 5x-3 --1 y-1 =0 . Soit encore :

5x+y-16=0

. Une équation cartésienne de d est :

5x+y-16=0

. Remarque : Une autre méthode consiste à appliquer le premier théorème énoncé plus haut. Ainsi, comme

u (-1 ; 5) est un vecteur directeur de d, une équation de d est de la forme :

5x+1y+c=0

. Pour déterminer c, il suffit de substituer les coordonnées de A dans l'équation. 2) BC est un vecteur directeur de d'. BC 1-5 -3-3 -4 -6 . Une équation cartésienne de d' est de la forme : -6x+4y+c=0

. B(5 ; 3) appartient à d' donc : -6 x 5 + 4 x 3 + c = 0 donc c = 18. Une équation cartésienne de d' est :

-6x+4y+18=0 ou encore

3x-2y-9=0

. Tracer une droite dans un repère : Vidéo https://youtu.be/EchUv2cGtzo 3) Equation cartésienne et équation réduite Si

b≠0 , alors l'équation cartésienne ax+by+c=0 de la droite D peut être ramenée à une équation réduite y=- a b x- c b . Le coefficient directeur de D est a b , son ordonnée à l'origine est c b et un vecteur directeur de D est 1;- a b . Exemple : Soit d dont une droite d'équation cartésienne

4x+y-6=0

. Son équation réduite est y=-4x+6 . 4) Parallélisme de droites Propriété : Les droites d'équation ax+by+c=0 et a'x+b'y+c'=0 sont parallèles si et seulement si ab'-a'b=0 . Démonstration : Les droites d'équations ax+by+c=0 et a'x+b'y+c'=0 sont parallèles si et seulement si leur vecteur directeur respectif u -b a et v -b' a' sont colinéaires soit : -ba'-a-b' =0 soit encore : ab'-a'b=0 . Exemple : Vidéo https://youtu.be/NjsVdVolhvU Les droites d'équations

3x-y+5=0

et -6x+2y+7=0 sont parallèles. En effet, 3 x 2 - (-1) x (-6) = 0.

5YvanMonka-AcadémiedeStrasbourg-www.maths-et-tiques.fr III. Décomposition d'un vecteur Définition : On appelle base du plan tout couple de deux vecteurs non colinéaires. Exemples : - Lorsqu'on considère un repère

O;i ;j du plan, le couple de vecteurs i et j , notée i ;j , est une base du plan. - Lorsqu'on considère un triangle non aplati ABC, le couple AB ;AC par exemple est une base du plan. Propriété : Soit u ;v une base du plan. Pour tout vecteur w , il existe un unique couple de nombres réels a;b tel que : w =au +bv . - Admis - Remarque : La décomposition w =au +bv signifie que le vecteur w a pour coordonnées a;b dans la base u ;v

6YvanMonka-AcadémiedeStrasbourg-www.maths-et-tiques.frMéthode : Choisir une décomposition pertinente pour résoudre un problème Vidéo https://youtu.be/4-dKOkNu_p4 Soit un triangle ABC. D est le milieu de [BC] et E est le milieu de [BD]. Le point F est défini par :

AF =3AB +AC . Démontrer que les points A, E et F sont alignés. Par définition, le vecteur AF est exprimé en fonction de AB et AC . On va exprimer également le vecteur AE dans la base ( AB AC ) et démontrer que les vecteurs AE et AF sont colinéaires. D est le milieu de [BC] donc AD 1 2 AB +AC . E est le milieu de [BD] donc AE 1 2 AB +AD . Donc : AE 1 2 AB 1 2 AB +AC 1 2 AB 1 4 AB 1 4 AC 3 4 AB 1 4 AC

On a ainsi :

AE 3 4 AB 1 4 AC et AF =3AB +AC

Donc :

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