Calcul vectoriel et produit scalaire
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Exercice 1
FacileDans un repère orthonormé, on considère les points , et . On pose et . Calculer le produit scalaire de quatre façons différentes :
- à l'aide des coordonnées ;
- à l'aide des normes et de l'angle ;
- à l'aide de la projection orthogonale de sur la droite ;
- à l'aide des normes, en utilisant l'égalité .
Vérifier que les quatre méthodes donnent le même résultat.
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Calculer d'abord les coordonnées de et , ainsi que leurs normes. Pour la projection, remarquer que est l'axe des abscisses. Pour la dernière méthode, .
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1. Coordonnées. et , donc
2. Normes et angle. et . Comme , on obtient
3. Projection. Le projeté orthogonal de sur (l'axe des abscisses) est . Alors est de même sens que , et
4. Normes. , donc . Ainsi
Les quatre méthodes donnent bien .
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Exercice 2
FacileDans un repère orthonormé, on donne , et .
- Calculer le produit scalaire .
- En déduire que le triangle est rectangle et préciser en quel sommet.
- Calculer pour et . Ces deux vecteurs sont-ils orthogonaux ?
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Deux vecteurs sont orthogonaux si et seulement si leur produit scalaire est nul. Dans un repère orthonormé, .
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1. et . Donc
2. Puisque , les vecteurs et sont orthogonaux : le triangle est rectangle en . 3. . Le produit scalaire est nul, donc et sont orthogonaux.
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Exercice 3
FacileDans un repère orthonormé, on considère les points , et .
- Calculer à l'aide des coordonnées.
- Calculer les normes et .
- En déduire une valeur approchée, au dixième de degré, de l'angle .
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Utiliser pour isoler , puis la touche de la calculatrice.
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1. et , donc
2. et . 3. On a
Donc .
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Exercice 4
FacileOn considère deux vecteurs et tels que , et l'angle entre eux vaut .
- Calculer .
- En développant et , calculer les longueurs et (valeurs exactes puis approchées).
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Rappels : et .
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1. 2. Développement de la somme :
d'où . Développement de la différence :
d'où .
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Formule d'Al-Kashi dans un triangle
MoyenDans un triangle , on donne , et .
- À l'aide de la formule d'Al-Kashi, calculer la longueur (valeur exacte puis approchée).
- Calculer une valeur approchée, au dixième de degré, de l'angle .
- En déduire l'angle .
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Al-Kashi : . Pour l'angle en , réutiliser la formule d'Al-Kashi en isolant le cosinus.
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Produit scalaire et angle
MoyenDans un repère orthonormé, on donne les points , et .
- Calculer les longueurs , et .
- Calculer le produit scalaire .
- En déduire une valeur approchée, au dixième de degré, de l'angle .
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Calculer les coordonnées de chaque vecteur, puis appliquer la formule des normes et celle du produit scalaire en base orthonormée.
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Identité du produit scalaire
MoyenDans un repère orthonormé, on considère les points et . On note le milieu de et un point du plan.
- Établir l'égalité .
- Calculer et les coordonnées de .
- En utilisant la formule précédente, calculer lorsque est l'origine , puis vérifier le résultat par un calcul direct de coordonnées.
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Écrire et , avec et .
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Exercice 8
DifficileDans un repère orthonormé, on donne les points et . Déterminer l'ensemble des points du plan tels que , puis reconnaître cet ensemble géométriquement.
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Exercice 9
DifficileSoit un triangle. On note le point d'intersection de la hauteur issue de et de la hauteur issue de .
- Traduire par des produits scalaires nuls le fait que appartient à la hauteur issue de , puis à la hauteur issue de .
- Démontrer l'identité .
- En déduire que est la hauteur issue de , c'est-à-dire que les trois hauteurs du triangle sont concourantes.
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