Utilisation d’un repère dans un cube pour calculer l’angle entre deux droites (réf 1270)

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Contenu

Calcul du produit scalaire dans un repère sur un cube

Calcul d’un angle avec un produit scalaire

Vidéo de l’exercice

$ABCDEFGH$ est un cube(figure ci-dessous).
$I$ et $J$ sont les centres des carrés $BCGF$ et $EFGH$ (voir figure)

Pour la suite on considère le repère $(A;\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AD};\overrightarrow{AE})$.
  1. Justifier que le repère choisi est orthonormé.
    Aide

    Il faut que les vecteurs $\overrightarrow{AB}$, $\overrightarrow{AD}$ et $\overrightarrow{AE}$ ne sont pas coplanaires, orthogonaux deux à deux et de même norme.

    Solution

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  2. Donner les coordonnées des sommets $B$, $G$ et $E$ du cube dans ce repère puis les coordonnées des points $I$ et $J$
    Rappel cours

    Coordonnées du milieu du segment $[AB]$
    Le milieu $I$ de $[AB]$ avec $A(x_A;y_A;z_A)$ et $B(x_B;y_B;z_B)$ a pour coordonnées $\begin{pmatrix}\dfrac{x_A+x_B}{2}\\\dfrac{y_A+y_B}{2}\\\dfrac{z_A+z_B}{2}\end{pmatrix}$

    Solution

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  3. Calculer $\overrightarrow{JE}.\overrightarrow{JI}$
    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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  4. En déduire la mesure de $\widehat{EJI}$.
    Rappel cours

    Distance dans l'espace
    Si le repère de l'espace est orthonormé, la distance $AB$ est: $AB=\sqrt{(x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2+(z_B-z_A)^2}$
    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:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=\mid \mid \overrightarrow{u}\mid \mid\times \mid \mid \overrightarrow{v}\mid \mid \times cos(\widehat{BAC})=AB\times AC\times cos(\widehat{BAC})$

    Solution

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Vidéo de l’exercice

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