Calcul du volume d’une pyramide dans un repère de l’espace (réf 1268)

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Contenu

Calcul des coordonnées d’un vecteur de l’espace

Vecteurs orthogonaux et produit scalaire

Calculs de distances dans un repère de l’espace

 

Vidéo de l’exercice

Dans un repère orthonormé de l'espace, on donne $A(1;3;-1)$, $B(2;1;4)$, $C(5;0;3)$ et $D(4;2;-2)$.
  1. Calculer les coordonnées des vecteurs $\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{DC}$ puis $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{BC}$ et en déduire la nature de $ABCD$.
    Rappel cours

    Coordonnées d'un vecteur dans l'espace
    L'espace est muni d'un repère quelconque.
    Soit $A(x_A;y_A;z_A)$ et $B(x_B;y_B;z_B)$
    $\overrightarrow{AB}\begin{pmatrix} x_B-x_A\\ y_B-y_A\\ z_B-z_A \end{pmatrix} $
    Produit scalaire dans un repère orthonormé de l'espace
    Dans un repère orthonormé de l'espace, on a les vecteurs $\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} x\\ y\\ z \end{pmatrix}$ et $\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} x'\\ y'\\ z' \end{pmatrix}$.
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=xx'+yy'+zz'$

    Solution

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  2. Calculer les coordonnées du milieu $I$ de $[AC]$.
    Rappel cours

    Coordonnées du milieu
    L'espace est muni d'un repère quelconque.
    Soit $A(x_A;y_A;z_A)$ et $B(x_B;y_B;z_B)$ Le milieu $I$ de $[AB]$ a pour coordonnées $\left(\dfrac{x_A+x_B}{2};\dfrac{y_A+y_B}{2};\dfrac{z_A+z_B}{2}\right)$

    Solution

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  3. $S\left(\dfrac{8}{5};\dfrac{-17}{10};0\right)$, calculer $\overrightarrow{SI}.\overrightarrow{AC}$ puis $\overrightarrow{SI}.\overrightarrow{BD}$.
    Que représente alors $[SI]$ pour la pyramide $ABCDS$?
    Rappel cours

    Produit scalaire dans un repère orthonormé de l'espace
    Dans un repère orthonormé de l'espace, on a les vecteurs $\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} x\\ y\\ z \end{pmatrix}$ et $\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} x'\\ y'\\ z' \end{pmatrix}$.
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=xx'+yy'+zz'$ Orthogonalité et produit scalaire
    Pour tous vecteurs $\overrightarrow{u}$ et $\overrightarrow{v}$, on a:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=0 \Longleftrightarrow \overrightarrow{u}=\overrightarrow{0}$ ou $\overrightarrow{v}=\overrightarrow{0}$ ou $\overrightarrow{u}$ et $\overrightarrow{v}$ sont orthogonaux.

    Aide

    Le projeté orthogonal de $S$ sur $(AC)$ est le centre du rectangle $ABCD$...

    Solution

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  4. Calculer alors le volume de cette pyramide.
    Rappel cours

    Distance dans l'espace
    Si le repère de l'espace est orthonormé, la distance $AB$ est: $AB=\sqrt{(x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2+(z_B-z_A)^2}$

    Aide

    Le volume d'une pyramide est $V=\dfrac{\text{aire de la base}\times \text{hauteur}}{3}$

    Solution

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