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Cours · 1ère (spé maths)

Géométrie vectorielle

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Produit scalaire

Non commencé

Définitions

Le produit scalaire de deux vecteurs du plan est u⃗⋅v⃗=∥u⃗∥∥v⃗∥cos⁡θ\vec{u}\cdot\vec{v}=\|\vec{u}\|\|\vec{v}\|\cos\theta, ou en coordonnées xuxv+yuyvx_u x_v+y_u y_v.

Deux vecteurs non nuls sont orthogonaux si et seulement si leur produit scalaire est nul.

Pourquoi distinguer : le périmètre mesure le contour (unité de longueur), l’aire la surface (unité²), le volume l’espace (unité³). Les formules découlent du découpage ou du produit « base × hauteur » (avec les bons coefficients).

Formules

  • u⃗⋅v⃗=xuxv+yuyv\vec{u}\cdot\vec{v}=x_u x_v+y_u y_v
  • u⃗⋅v⃗=∥u⃗∥∥v⃗∥cos⁡θ\vec{u}\cdot\vec{v}=\|\vec{u}\|\|\vec{v}\|\cos\theta
  • u⃗⊥v⃗⇔u⃗⋅v⃗=0\vec{u}\perp\vec{v}\Leftrightarrow \vec{u}\cdot\vec{v}=0
  • u⃗⋅u⃗=∥u⃗∥2\vec{u}\cdot\vec{u}=\|\vec{u}\|^{2}

Exemples

Exemple 1

Si u⃗⋅v⃗=0\vec{u}\cdot\vec{v}=0, que dire ?

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : Produit scalaire nul ⇒ vecteurs orthogonaux (si non nuls).

Étape 3 : conclure avec Orthogonaux.

Résultat

Orthogonaux

Exemple 2

∥u⃗∥=3\|\vec{u}\|=3, ∥v⃗∥=4\|\vec{v}\|=4, angle 60°60°. Calcule u⃗⋅v⃗\vec{u}\cdot\vec{v}.

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : 3×4×cos⁡60°=12×12=63\times 4\times\cos 60°=12\times\frac{1}{2}=6.

Étape 3 : conclure avec 66.

Résultat

66

À retenir

Géométrie analytique

Non commencé

Définitions

En géométrie analytique du plan, une droite a une équation y=mx+py=mx+p ou ax+by+c=0ax+by+c=0. Un vecteur directeur de y=mx+py=mx+p est (1;m)(1;m).

Distance, milieu et colinéarité restent les outils de seconde ; le produit scalaire sert pour l'orthogonalité.

Pourquoi ça marche : diviser, c’est partager en parts égales (ou chercher combien de fois le diviseur « entre » dans le dividende). Le reste est ce qui reste une fois les parts complètes formées ; il est toujours plus petit que le diviseur.

Formules

  • y=mx+pvecteur directeur (1;m)y = mx + p \quad \text{vecteur directeur }(1;m)
  • AB=(xB−xA)2+(yB−yA)2AB = \sqrt{(x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2}
  • n⃗=(a;b) normal aˋ ax+by+c=0\vec{n}=(a;b)\ \text{normal à } ax+by+c=0

Exemples

Exemple 1

Distance A(1;2)A(1;2), B(4;6)B(4;6).

Méthode

On lit l’énoncé : Distance A(1;2)A(1;2), B(4;6)B(4;6). On mobilise la relation utile de la fiche (notamment y=mx+pvecteur directeur (1;m)y = mx + p \quad \text{vecteur directeur }(1;m)). On calcule soigneusement jusqu’à 55, puis on vérifie l’ordre de grandeur.

Résultat

55

Exemple 2

Vecteur directeur de y=2x+1y=2x+1 : (1; ?)(1;\,?)

Méthode

On lit l’énoncé : Vecteur directeur de y=2x+1y=2x+1 : (1; ?)(1;\,?) On mobilise la relation utile de la fiche (notamment y=mx+pvecteur directeur (1;m)y = mx + p \quad \text{vecteur directeur }(1;m)). On calcule soigneusement jusqu’à 22, puis on vérifie l’ordre de grandeur.

Résultat

22

À retenir