Mathématiques du secondaire qualifiant

Produit scalaire et ses applications (1)

Exercice 1 tp

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i→;j→). On considère dans ℙ les points A(3;1) ; B(1;3) et C(1;1).
1) Calculer cos(AB→ ; AC→)
et sin(AB→ ; AC→).
2) Déduire une mesure de l'angle
(AB ; AC).

Correction

1) On a AB→(-2;2) et AC→(-2;0)
donc AB→.AC→=4 et det(AB→;AC→)=-4
et on a AB=√(4+4)=2√2 et AC=2 donc

cosx = u→.v→ = 4
||u→ ||×||v→|| 2√(2)×2
ainsi cosx = √(2)
2

On a

sinx = det(u→;v→) = 4
||u→ ||×||v→|| 2√(2)×2
donc sinx = √(2)
2
ainsi (AB;AC)≡ π [2π]
4
Exercice 2 tp

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i→;j→). On considère deux vecteurs u→=2i→+j→ et v→=5i→-4j→.
Déterminer cos(u→;v→) et sin(u→;v→).

Exercice 3 tp

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i→;j→).
Déterminer un vecteur normal à une droite (D) de vecteur directeur u→(2;3).

Correction

Rappel u→(a;b) est un vecteur directeur de (D) équivaut à n→(-b;a) est un vecteur normal à (D).
u→(2;3) est un vecteur directeur de (D) donc n→(-3;2) est un vecteur normal à (D).

Exercice 4 tp

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i→;j→). On considère dans ℙdeux droites (D): 3x+y-3=0
et (D'): 4x-12y+1=0.
Montrer que (D)⊥(D').

Correction

n→(3;1) est un vecteur directeur de (D)
et n'→(4;-12) est un vecteur normal à (D').
donc n→.n'→=3×4 + 1×(-12)=12-12=0
et cela signifie que (D)⊥(D').

Exercice 5 tp

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i→;j→).
Déterminer une équation cartésienne d'un cercle (C) de centre Ω(2;-1) et de rayon 3.

Correction

M(x;y)∈C ⇔ ΩM =3 ⇔ (x-2)²+(y+1)²=9
⇔ x²+y²-4x+2y+1=0
donc x²+y²-4x+2y+1=0 est une équation du cercle (C).