Mathématiques du secondaire qualifiant

Espace analytique (2)

2.1.4 Coordonnées de AB→

L'espace 𝔼 est rapporté à un repère orthonormé (O;i→;j→;k→). Soient A(xA;yA;zA) et B(xB;yB;zB) deux points dans l'espace 𝔼.
AB→(xB-xA;yB-yA;zB-zA).

Exemple Soient A(1;2;3) et B(-3;2;8) deux points dans l'espace 𝔼.
On a AB→(-4;0;5).

2.1.5 Coordonées du milieu I d'un segment [AB]

Soient A(xA;yA;zA) et B(xB;yB;zB) deux points dans l'espace 𝔼. I(XI;YI;ZI) est le milieu du segment [AB] signifie

XI = xA+xB
2
YI =yA+yB
2
ZI =zA+zB
2

On écrit

I(xA+xB;yA+yB ;zA+zB)
222

Exemple Soient A(7;-3;2) et B(1;3;2) deux points dans l'espace 𝔼.
I(xI;yI;zI) est le milieu du segment [AB] signifie

I(7+1;-3+3 ;2+2)
22 2

donc I(4;0;2) est le milieu du segment [AB].

2.2 Condition analytique de colinéarité de deux vecteurs

2.2.1 Théorème 1

L'espace 𝔼 est rapporté à un repère orthonormé (O;i→;j→;k→). u→(x;y;z) et v→(x';y';z') sont deux vecteurs colinéairs si et seulement si

xx'=xx'=yy'= 0
yy'zz'zz'

Remarque Ces déterminants sont appellés les déterminants extraits des vecteurs u→ et v→.

Exemple
Soient u→(1;2;-4) et v→(-2;-4;8) deux vecteurs.
Montrer que u→ et v→ sont colinéaires.

Correction
Les déterminants extraits de u→ et v→ sont tous nuls
1.(-4)-2.(-2)= 0.
1.10-(-5).(-2)= 0.
2.8-(-5).(-2)= 0.
donc u→ et v→ sont colinéaires.

Remarque v→=-2u→ (ils sont donc colinéaires).

2.2.2 Théorème 2

u→(x;y;z) ; v→(x';y';z') u→ et v→ ne sont pas colinéairs si et seulement si

xx'≠0ou xx'≠0
yy'zz'
ou yy'≠ 0
zz'

Exemple
Montrer que u→(1;2;5) et v→(-2;1;4) sont deux vecteurs non colinéaires.

Correction
L'un des déterminants extraits des vecteurs u→ et v→ est non nul.
(1.1)-(2.(-2))=5≠0 donc les deux vecteurs u→ et v→ sont non colinéaires.

Exercice 1 tp

L'espace 𝔼 est rapporté à un repère orthonormé (O;i→;j→;k→). On considère dans 𝔼 les points A(-1;0;1) ; B(2;1;3) et C(4;1 ;-4).
Etudier l'alignement des points A ; B et C.

Correction

On étudie la colinéarité des vecteurs AB→(3;1;2) et AC→(5;1;-5).

35 = 3.1-1.5 =-2 ≠ 0
11

donc AB→ et AC→ ne sont pas colinéaires et donc les points A ; B et C ne sont pas alignés.