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Contenu

Calculs du produit scalaire avec les différentes expressions

Calcul d’un angle dans un triangle

Propriétés algébriques du produit scalaire (développer) et carré scalaire

Devoir d'entraînement | temps recommandé 20mn ou plus | Niveau 1 application directe du cours | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
Exercice 1 (4 points)
Dans chaque cas, calculer $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AC}$:
  1. $ABC$ est un triangle tel que $AB=6$cm, $AC=4$cm et $BC=7$cm.
    Rappel cours

    Produit scalaire avec les normes
    Pour tous vecteurs $\overrightarrow{u}=\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{v}=\overrightarrow{AC}$ on a:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=\dfrac{\mid \mid \overrightarrow{u}\mid \mid^2+\mid \mid \overrightarrow{v}\mid \mid^2-\mid \mid \overrightarrow{u}-\overrightarrow{v}\mid \mid^2}{2}$
    Dans le triangle $ABC$: $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AC}=\dfrac{AB^2+AC^2-BC^2}{2}$

    Solution

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  2. $AB=6$cm, $AC=5$cm et $\widehat{BAC}=\dfrac{2\pi}{3}$ radians.
    Rappel cours

    Produit scalaire (définition)
    $\overrightarrow{u}$ et $\overrightarrow{v}$ sont deux vecteurs non nuls tels que $\overrightarrow{u}=\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{v}=\overrightarrow{AC}$, le produit scalaire des deux vecteurs est noté $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}$,et est le nombre réel défini par:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=\mid \mid \overrightarrow{u}\mid \mid\times \mid \mid \overrightarrow{v}\mid \mid \times cos(\widehat{BAC})=AB\times AC\times cos(\widehat{BAC})$

    Aide

    Rappel $cos\left(\dfrac{2\pi}{3}\right)=\dfrac{-1}{2}$

    Solution

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  3. $AB=6cm$
    Rappel cours

    Produit scalaire et projeté orthogonal
    Soit $A$, $B$ et $C$ trois points ($A$ et $B$ distincts) et $\overrightarrow{u}=\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{v}=\overrightarrow{AC}$.
    Si $H$ est le projeté orthogonal de $C$ sur $(AB)$:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=AB\times AH$ si $\widehat{BAH}=0$ (soit $\widehat{BAC}$ aigu)
    et $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=-AB\times AH$ si $\widehat{BAH}=\pi$ (soit $\widehat{BAC}$ obtus)

    Aide

    On peut utiliser le projeté orthogonal de $c$ sur $(AB)$

    Solution

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  4. $AB=2AC=6$cm
    Aide

    $\widehat{BAC}=\pi$ radians

    Solution

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Exercice 2 (4 points)
Dans le plan muni d'un repère orthonormé (unité le cm), on donne $A(2;1)$, $B(-1;-3)$ et $C(-3;0)$.
  1. Faire une figure.
    Solution

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  2. Calculer $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AC}$.
    Rappel cours

    Coordonnées d'un vecteur défini par deux points
    Si $A(x_A;y_A)$ et $B(x_B;y_B)$ alors $\overrightarrow{AB}\begin{pmatrix }x_B-x_A\\y_B-y_A\end{pmatrix}$ (coordonnées du second point $-$ coordonnées du premier point)
    Produit scalaire dans un repère orthonormé
    Dans un repère orthonormé, si $\overrightarrow{u}\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix}$ et $\overrightarrow{v}\begin{pmatrix}x'\\y'\end{pmatrix}$ on a:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=xx'+yy'$

    Solution

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  3. Déterminer la mesure arrondie au dixième de degré de l'angle $\widehat{BAC}$.
    Rappel cours

    Distance dans un repère
    Dans un repère orthonormé du plan, on a $A(x_A;y_A)$ et $B(x_B;y_B)$,
    $AB=\sqrt{(x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2}$
    Si $\overrightarrow{u}\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix}$ alors $||\overrightarrow{u}||=\sqrt{x^2+y^2}$

    Aide

    On a $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AC}=AB\times AC\times cos(\widehat{BAC})$

    Solution

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Exercice 3 (2 points)
On considère les vecteurs $\overrightarrow{u}$ et $\overrightarrow{v}$ orthogonaux tels que $||\overrightarrow{u}||=3$ et $||\overrightarrow{v}||=5$.
Calculer $(2\overrightarrow{u}+\overrightarrow{v}).(\overrightarrow{u}-2\overrightarrow{v})$
Rappel cours

Carré scalaire
$\overrightarrow{u}^2=\overrightarrow{u}.\overrightarrow{u}=||\overrightarrow{u}||^2$
Propriétés du produit scalaire
Soient $\overrightarrow{u}$, $\overrightarrow{v}$ et $\overrightarrow{w}$ trois vecteurs et $k$ un réel:
$\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=\overrightarrow{v}.\overrightarrow{u}$
$(k \overrightarrow{u}).\overrightarrow{v}=k(\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v})$

$(\overrightarrow{u}+\overrightarrow{v}).\overrightarrow{w}=\overrightarrow{u}.\overrightarrow{w}+\overrightarrow{v}.\overrightarrow{w}$
Orthogonalité
Pour tous vecteurs $\overrightarrow{u}$ et $\overrightarrow{v}$ non nuls, on a:
$\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=0 \Longleftrightarrow \overrightarrow{u}$ et $\overrightarrow{v}$ sont orthogonaux.

Solution

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