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1. Identites vectorielles et produit scalaire

Identites

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

(u+v).(u-v)=||u||²-||v||².

u.v=(||u+v||²-||u-v||²)/4 (formule de polarisation).

2. Equation d un cercle

Caracterisations

Cercle de centre Omega(a;b) et rayon r : (x-a)²+(y-b)²=r².

Forme generale : x²+y²+Dx+Ey+F=0 avec centre (-D/2;-E/2) et rayon racine(D²/4+E²/4-F).

M sur le cercle de diametre [AB] ssi AM.MB=0 (Thales inverse).

Puissance d un point

pow(P)=POmega²-r². pow>0 : P exterieur. pow=0 : P sur le cercle. pow<0 : P interieur.

Si une droite par P coupe le cercle en M et N : pow(P)=PM×PN (algebrique).

3. Theoreme de la mediane

Enonce et demonstration

M milieu de [AB]. Pour tout point P : PA²+PB²=2PM²+AB²/2.

Demo : PA=PM+MA, PB=PM+MB=PM-MA. ||PA||²+||PB||²=2||PM||²+2||MA||²=2PM²+AB²/2.

4. Distance et projections

Formules

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

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

Longueur de la corde : si d<r, corde=2racine(r²-d²).

A retenir

  • ||u+v||²=||u||²+2u.v+||v||²
  • Cercle (Omega,r) : ||OmegaM||²=r² ; pow(P)=POmega²-r²
  • Mediane : PA²+PB²=2PM²+AB²/2
  • d(P,droite)=|ax0+by0+c|/||n||
  • d(P,plan)=|ax0+by0+cz0+d|/||n||
1

Identites vectorielles

● Facile

u=(3;4), v=(1;-2). (1) u.v, ||u||, ||v||. (2) ||u+v||² par identite. (3) Verifier directement.

Correction

(1) u.v=3-8=-5. ||u||=5. ||v||=racine(5). (2) 25-10+5=20. (3) u+v=(4;2). ||u+v||²=16+4=20 ✅.

2

Cercle et puissance

● Moyen
  1. Equat. du cercle centre Omega(2;-1), rayon 3. Forme developpee.
  2. Puissance de P(5;3). P est interieur, exterieur ou sur le cercle ?
Correction
  1. (x-2)²+(y+1)²=9. x²+y²-4x+2y-4=0.
  2. POmega²=9+16=25. pow=25-9=16>0. Exterieur.
3

Theoreme de la mediane

● Moyen

A(1;0), B(5;0), M=(3;0). Verifier PA²+PB²=2PM²+AB²/2 pour P(0;3).

Correction

PA²=1+9=10. PB²=25+9=34. Somme=44. 2PM²+AB²/2=2×(9+9)+16/2=36+8=44 ✅.

4

Distance a une droite et a un plan

● Moyen
  1. Distance de P(1;3) a la droite 2x-y+4=0.
  2. Distance de Q(2;1;-1) au plan x+2y-2z+3=0.
Correction
  1. |2-3+4|/racine(5)=3/racine(5)=3racine(5)/5.
  2. |2+2+2+3|/racine(9)=9/3=3.
5

Cocyclicite d un rectangle

● Difficile

A(0;0), B(4;0), C(4;3), D(0;3). (1) Montrer que ABCD est un rectangle. (2) Diagonales AC et BD. (3) Trouver le cercle circonscrit. (4) Verifier pow(A)=0.

Correction

(1) AB.AD=(4;0).(0;3)=0 : angle droit. Rectangle. (2) AC=BD=5 (egales). (3) Omega=centre des diagonales=(2;3/2). r=AC/2=5/2. (4) AO²=4+9/4=25/4=r² => pow=0 ✅.

QCM

10 questions

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Q1/10

||u+v||² :

Q2/10

Cercle de diametre [AB] : M dessus ssi :

Q3/10

pow(P)=POmega²-r². pow<0 signifie :

Q4/10

PA²+PB²=2PM²+? (M milieu de [AB]) :

Q5/10

d(P,droite ax+by+c=0) :

Q6/10

pow(P)=0 signifie :

Q7/10

(u+v).(u-v) :

Q8/10

d(P,plan ax+by+cz+d=0) :

Q9/10

Le minimum de PA²+PB² (M milieu de [AB]) est :

Q10/10

u=(3;4). ||u||²=