Normale à une parabole

Exercice corrigé - Spécialité maths, première générale

Énoncé

On considère dans un repère orthonormal la courbe $\mathcal{C}$, représentative de la fonction $f$ définie sur $\R$ par $f(x)=x^2$.

On appelle droite normale à une courbe en un point, la droite perpendiculaire à la tangente à la courbe en ce point.
Déterminer l'équation de la droite normale à $\mathcal{C}$ au point $A$ de $\mathcal{C}$ d'abscisse 1.

Représenter graphiquement la coube $\mathcal{C}$, sa tangente et sa normale.


Correction

Correction

Une équation de la tangente $\mathcal{T}$ à $\mathcal{C}$ au point d'abscisse 1 est $y=f'(1)(x-1)+f(1)$, avec $f'(x)=2x$, donc $f'(1)=2$, et $f(1)=1^2=1$, d'où $\mathcal{T}: y=2(x-1)+1=2x-1\iff 2x-y-1=0$.
Un vecteur directeur de $\mathcal{T}$ est $\vec{u}(1;2)$, et $M(x;y)$ appartient à la droite normale à $\mathcal{C}$ en $A$ si et seulement si $\overrightarrow{AM}\cdot\vec{u}=0$, avec $A(1;1)$ et donc $\overrightarrow{AM}(x-1;y-1)$, d'où
$\overrightarrow{AM}\cdot\vec{u}=(x-1)+2(y-1)=0\iff x+2y-3=0$.

L'équation réduite de la tangente est $T:y=2X-1$: c'est une droite qui passe par $A(1;1)$ et d'ordonnée à l'origine $-1$.
L'équation réduite de cette normale est $y=-\dfrac12x+\dfrac32$: c'est une droite qui passe par $A(1;1)$ et d'ordonnée à l'origine $3/2$.
\[\psset{arrowsize=8pt}\begin{pspicture*}(-2.5,-2.5)(4,4)
\psline{->}(-2.3,0)(4,0)
\psline{->}(0,-2.3)(0,4)
\psplot{-2}{4}{x 2 exp}
\rput(-1.5,3.2){$\mathcal{C}$}
\psplot[linecolor=blue]{-5}{5}{2 x mul 1 sub}\rput(2.3,3){\blue$T$}
\psplot[linecolor=red]{-5}{5}{-.5 x mul 1.5 add}
\multido{\i=-2+1}{6}{\psline(\i,-.1)(\i,.1)\rput(\i,-.3){$\i$}}
\multido{\i=-2+1}{6}{\psline(-.1,\i)(.1,\i)\rput[r](-.2,\i){$\i$}}
\rput(1.3,1.15){$A$}
\psline(-.1,1.5)(.1,1.5)\rput[r](-.2,1.5){3/2}
\end{pspicture*}\]



Tags:Produit scalaireFonctions et dérivées

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