Mathématiques du secondaire qualifiant

Produit vectoriel (1)

Exercice 1 tp

L'espace 𝔼 est rapporté à un repère orthonormé direct (O;i→;j→;k→).
On considère deux vecteurs u→(2;1;0) et v→(1,2,4).
Déterminer u→∧v→.

Correction
u→∧v→= i→ 2 1
j→ 1 2
k→ 0 4
= 1 2 i→ - 2 1 j→ + 21 k→
0 4 0 4 1 2

=4i→-8j→+3k→
ainsi u→∧v→(4;-8;3)

Exercice 2 tp

L'espace est rapporté à un repère orthonormé direct (O;i→;j→;k→).

Soient u→(2;1;5) et v→(1;-2;2) deux vecteurs.
1) Déterminer u→∧v→.
2) Vérifier que (u→ + v→)⊥(u→∧v→).

Correction

u→∧v→=

1 -2 i→ - 2 1 j→ + 2 1 k→
5 2 5 2 1 -2

=12i→+j→-5k→
ainsi u→∧v→(12;1;-5).
2) Par définition u→⊥(u→∧v→) et v→⊥(u→∧v→) donc (u→+v→).(u→∧v→) =
u→.(u→∧v→) + v→.(u→∧v→)=0
ainsi (u→+v→)⊥(u→∧v→).

Exercice 3 tp

L'espace 𝔼 est rapporté à un repère orthonormé direct (O;i→;j→;k→).
On considère dans 𝔼 trois points
A(1;1;-2) ; B(-1;2;2) et C(2; 0,5 ;-4).

1) Déterminer AB→∧AC→.
2) Déduire que A; B et C sont alignés.

Correction

AB(-2;1;4) et AC(1; -0,5 ;-2)

AB→∧AC→= 1 -0,5 i→ - -2 1 j→ + -2 1 k→
4 -2 4 -2 1 -0,5

Donc AB→∧AC→=0i→+0j→0k→
ainsi AB→∧AC→(0;0;0).

2) Puisque AB→∧AC→= 0→ alors AB→ et AC→ sont colinéaires et de plus A∈(BC)
donc A; B et C sont alignés.

Exercice 4 tp

L'espace 𝔼 est rapporté à un repère orthonormé direct (O;i→;j→;k→).
On considère dans 𝔼 trois points A(2;1;-2); B(3;2;2) et C(3;1;0).
1) Déterminer AB→∧AC→ et déduire une équation cartésienne du plan (ABC).
2) Calculer la surface du triangle ABC.

Correction

1) AB(1;1;4) et AC(1 ; 0 ; 2).
AB→∧AC→=

10 i→ - 1 1 j→ + 1 1 k→
4 2 4 2 1 0

=2i→+2j→-k→ donc AB→∧AC→(2;2;-1).
Puisque AB→∧AC→≠ 0→ alors A; B et C ne sont pas alignés et donc (ABC) est un plan de vecteur normal AB→∧AC→.

Le plan (ABC) admet une équation cartésienne sous la forme
2x+2y-z+d=0 et puisque A∈(ABC) alors le triplet (2;1;-2) vérifie l'équation
donc 2.2+2.1-(-2)+d=0
ou encore 8+d=0 ou encore d=-8
ainsi 2x+2y-z-8=0 est une équation cartésienne du plan (ABC).
3) Surface du triangle ABC.
S=0,5|| AB→∧AC→|| =0,5√(2²+2²+(-1)²)
ains S=1,5 UA.