Repérage dans le plan - Vecteurs et calculs vectoriels



Lecture graphique de coordonnées de points et de vecteurs

Exercice 1: coordonnées de points et de vecteurs
On considère les points A, B, C, D, E et F représentés dans le repère orthonormal ci-dessous.

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Compléter les coordonnées des points:

A ( ; )  −  B ( ; )  −  C ( ; )  −  D ( ; )  −  E ( ; )  −  F ( ; )    




Compléter les coordonnées des vecteurs:

AB ( ; )  −  ED ( ; )  −  CE ( ; )  −  FC ( ; )  −  DA ( ; )  −  EB ( ; )    



Calculs sur les coordonnées

Le plan est rapporté au repère (O ; i , j  ).
Propriété
Deux vecteurs u(x ; y) et v(x' ; y') sont égaux si et seulement si ils ont les mêmes coordonnées:
u = v   ⇔   x = x' y = y'

Propriété
  • Si u a pour coordonnées (x ; y) et v a pour coordonnées (x' ; y'), alors u + v a pour coordonnées (x+x' ; y+y')
  • Le vecteur ku a pour coordonnées (kx ; ky).

Exercice 2:
Soit les vecteurs u (3 ; −2) v (6 ; −4).
Déterminer les coordonnées du vecteur w = 3u − 2v.


Propriété
Si A et B sont deux points de coordonnées (xA ; yA) et (xB ; yB) alors,
  • AB a pour coordonnées (xBxA ; yByA)
  • le milieu I de [AB] a pour coordonnées xA + xB/2 ; yA + yB/2
  • si le repère (O ; i , j  ) est orthonormal, alors la longueur du vecteur AB est
    AB = (xBxA)2 + (yByA)2

Exercice 3:
Soit les points A(4;5) et B(−2;1) dans un repère orthonormal (O ; i , j  ).
  1. Déterminer les coordonnées du vecteur AB.
  2. Déterminer les coordonnées du milieu I du segment AB.
  3. Calculer la longueur AB.


Colinéarité

Le plan est rapporté au repère (O ; i , j  ).
Définition
Deux vecteurs sont dits colinéaires lorsqu'ils ont la même direction.
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Les droites D et D', et les vecteurs u et v sont colinéaires.



Propriété
Deux vecteurs u et v sont colinéaires si et seulement si ils sont proportionnels: u = kv, soit donc aussi si et seulement si leurs coordonnées sont proportionnelles.

Exemple: u(3;−2) et v(6;−4) sont colinéaires car u = 2v.
Des vecteurs colinéaires sont donc des vecteurs dont les coordonnées sont proportionnelles. Le produit en croix permet alors justement de caractériser cette proportionnalité:


Propriété
Les vecteurs u(x;y) et v(x';y') sont colinéaires si et seulement si xy' = x'y ou, de manière équivalente, si xy' − x'y = 0

Définition
On appelle déterminant des vecteurs u(x;y) et v(x';y') le nombre
det (u , v) = xy' − x'y
On a donc, en résumé:
u et v colinéaires ⇔ det (u , v) = 0

Exemple: Les vecteurs u(3;−2) et v(6;−4) sont colinéaires car
det (u , v) = 3×(−4) − (−2)×6 = −12 + 12 = 0



Exercice 4:
Les vecteurs u(−5;4) et v(−15;12) sont-ils colinéaires ?


Exercice 5:
Soit A(−2; 6), B(3; −4), C(8; 1) et D(−2; 21)
Les vecteurs AB et CD sont-ils colinéaires ?



Propriété
  • Les droites (AB) et (CD) sont parallèles si et seulement si les vecteurs AB et CD sont colinéaires.
  • Les points A, B et C sont alignés si et seulement si les vecteurs AB et AC sont colinéaires.


Exercice 6:
Soit A(−2; 6), B(3; −4), C(8; 1) et D(−2; 21)
Les droites (AB) et (CD) sont-elles parallèles ?


Exercice 7:
Soit les points A(−2; 6), B(3; −4) et C(13; −24).
Ces trois points sont ils alignés ?




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