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1. Vecteurs de l espace R³

Coordonnees et operations

Vecteur u=(a;b;c). Norme : ||u||=racine(a²+b²+c²). Addition : u+v=(a+a';b+b';c+c'). Vecteur AB=(xB-xA ; yB-yA ; zB-zA).

Colinearite et coplanarite

u et v colineaires ssi v=k.u. A,B,C alignes ssi AB et AC colineaires.

u, v, w coplanaires ssi w=alpha.u+beta.v pour certains scalaires alpha, beta.

2. Produit scalaire

Definitions

u.v = ||u||.||v||.cos(theta) = aa'+bb'+cc' (coordonnees orthonormees).

u.u=||u||². u perpendiculaire v ssi u.v=0.

Identites : ||u+v||²=||u||²+2u.v+||v||² ; ||u-v||²=||u||²-2u.v+||v||².

3. Vecteur normal

Applications geometriques

Droite ax+by+c=0 dans le plan : vecteur normal n=(a;b), directeur u=(-b;a).

Plan ax+by+cz+d=0 dans l espace : vecteur normal n=(a;b;c).

Distance de P(x0;y0) a la droite ax+by+c=0 : |ax0+by0+c|/racine(a²+b²).

Distance de P(x0;y0;z0) au plan ax+by+cz+d=0 : |ax0+by0+cz0+d|/racine(a²+b²+c²).

4. Espace vectoriel

Sous-espace vectoriel

Un sous-espace vectoriel (SEV) de E est une partie F stable par addition et par multiplication scalaire.

Tout SEV contient le vecteur nul. Exemples dans R² : {0}, toute droite passant par O, R².

Une droite ne passant pas par O n est PAS un SEV.

A retenir

  • ||u||=racine(a²+b²+c²) ; u.v=aa'+bb'+cc'
  • u perp v ssi u.v=0 ; colineaires ssi v=k.u
  • Normal a ax+by+cz+d=0 : n=(a;b;c)
  • Distance P a droite : |ax0+by0+c|/||n||
  • SEV : stable par + et par multiplication scalaire, contient 0
1

Operations vectorielles

● Facile

A(1;2;-1), B(3;0;2), C(-1;4;1). (1) AB, AC, BC. (2) ||AB|| et ||AC||. (3) Milieu de [AB].

Correction

(1) AB=(2;-2;3), AC=(-2;2;2), BC=(-4;4;-1). (2) ||AB||=racine(17), ||AC||=2racine(3). (3) M=(2;1;1/2).

2

Colinearite

● Moyen
  1. u=(2;-4;6) et v=(-1;2;-3) : colineaires ?
  2. A(1;0;2), B(3;2;4), C(5;4;6) : alignes ?
  3. t tel que w=(t;3;-2) soit colineaire a u=(2;6;-4).
Correction
  1. v=-u/2. Oui.
  2. AB=(2;2;2), AC=2.AB. Oui, alignes.
  3. t/2=3/6=1/2. t=1.
3

Produit scalaire

● Moyen
  1. u=(3;-1;2), v=(1;4;1). Calculer u.v.
  2. a=(2;3;-1) et b=(1;-1;-1). Orthogonaux ?
  3. t tel que u=(t;2;1) soit perp a v=(1;-1;3).
Correction
  1. 3-4+2=1.
  2. a.b=2-3+1=0. Oui.
  3. t-2+3=0. t=-1.
4

Vecteur normal et distance

● Moyen
  1. Normal au plan 2x-3y+z=5 ?
  2. Plan par A(1;2;0) de normale n=(3;-1;2). Equation.
  3. Distance de P(1;2;3) au plan x+y+z=1.
Correction
  1. n=(2;-3;1).
  2. 3(x-1)-(y-2)+2z=0 → 3x-y+2z=1.
  3. |1+2+3-1|/racine(3)=5/racine(3)=5racine(3)/3.
5

Coplanarite et SEV

● Difficile

(1) A(0;0;0), B(1;0;1), C(0;1;1), D(2;1;3). Coplanaires ? (2) La droite d equation y=x+1 est-elle un SEV de R² ?

Correction

(1) AB=(1;0;1), AC=(0;1;1), AD=(2;1;3). AD=2.AB+1.AC ✅. Coplanaires. (2) Non : (0;0) n appartient pas a y=x+1 (0≠0+1). Pas de vecteur nul. Pas un SEV.

QCM

10 questions

0Score
0/10Repondues
Q1/10

u=(2;-1;3). ||u|| vaut :

Q2/10

u=(1;2;3) et v=(-2;-4;-6). Ils sont :

Q3/10

u.v avec u=(1;0;2), v=(3;-1;4) :

Q4/10

u perp v ssi :

Q5/10

Normal au plan 3x-y+2z=5 :

Q6/10

A(1;2;3), B(3;4;5), C(5;6;7) alignes ?

Q7/10

Un SEV contient toujours :

Q8/10

||u+v||² :

Q9/10

u=(1;1;0), v=(0;0;1). u.v :

Q10/10

Distance de P(1;1) a la droite 3x+4y-5=0 :