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Exercice BAC géométrie dans l’espace dans un repère orthonormé

Équation d’un plan et d’une droite

Intersections de droites et de plans

Exercice | Temps recommandé entre 10 et 20mn | Niveau 1 application directe du cours | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
On se place dans l'espace muni d'un repère orthonormé.
On considère les points $A(0;4;1)$, $B (1;3;0)$, $C(2;-1;- 2)$ et $D (7;- 1;4)$.
  1. Démontrer que les points $A$, $B$ et $C$ ne sont pas alignés.
    Rappel cours

    include('/rappels_cours/8/coo_vec.php');

    Aide

    Il faut vérifier que les vecteurs $\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{AC}$ ne sont pas colinéaires.

    Solution

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  2. Soit $\Delta$ la droite passant par le point D et de vecteur directeur $\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} 2\\ - 1 \\ 3\end{pmatrix}$.
    1. Démontrer que la droite $\Delta$ est orthogonale au plan $(ABC)$.
      Rappel cours

      include('/rappels_cours/8/pdr_ort.php'); include('/rappels_cours/8/coo_sca.php');

      Aide

      Il faut vérifier que le vecteur $\overrightarrow{u}$ est orthogonal aux vecteurs $\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{AC}$

      Solution

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    2. En déduire une équation cartésienne du plan $(ABC)$.
      Rappel cours

      include('/rappels_cours/8/equ_car.php');

      Aide

      On peut utiliser le vecteur $\overrightarrow{u}$ vecteur normal au plan $(ABC)$ et les coordonnées de $A$ pour calculer $d$

      Solution

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    3. Déterminer une représentation paramétrique de la droite $\Delta$.
      Rappel cours

      include('/rappels_cours/8/equ_par.php');

      Aide

      On peut utiliser le vecteur $\overrightarrow{u}$ et le point $D(7;-1;4)$

      Solution

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    4. Déterminer les coordonnées du point $H$, intersection de la droite $\Delta$ et du plan $(ABC)$
      Aide

      Il faut écrire une équation d'inconnue $t$ en remplaçant dans l'équation de $(ABC)$ les expressions de $x$, $y$ et $z$ données avec la représentation paramétrique de $\Delta$.

      Solution

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  3. Soit $\mathcal{P}_{1}$ le plan d'équation $x + y + z = 0$ et $\mathcal{P}_{2}$ le plan d'équation $x + 4y + 2 = 0$.
    1. Démontrer que les plans $\mathcal{P}_{1}$ et $\mathcal{P}_{2}$ sont sécants.
      Aide

      Il faut vérifier que les deux plans ne sont pas parallèles donc que les vecteurs normaux respectifs de $P_1$ et $P_2$ ne sont pas colinéaires

      Solution

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    2. Vérifier que la droite $d$, intersection des plans $\mathcal{P}_{1}$ et $\mathcal{P}_{2}$, a pour représentation paramétrique $\begin{cases} x=-4t-2\\ y =t\\ z = 3t + 2 \end{cases}$ avec $ t \in \mathbb{R}$.
      Aide

      Les points d'intersection de $P_1$ et $P_2$ vérifient les équations des deux plans.
      On peut exprimer $x$ et $z$ en fonction de $y$ par exemple

      Solution

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    3. La droite $d$ et le plan $(ABC)$ sont-ils sécants ou parallèles ?
      Aide

      Si $d$ est parallèle à $(ABC)$, un vecteur directeur de $d$ est orthogonal à un vecteur normal au plan $(ABC)$

      Solution

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