[CBPM] TSpé - CH10 - Produit Scalaire dans l'espace

19 flashcards · Mathematics · by Carine Brun

  1. A quoi sert un produit scalaire ?

    Essentiellement à démontrer que 2 vecteurs sont orthogonaux en trouvant un produit scalaire nul. Et de temps en temps à calculer un angle entre 2 vecteurs ou une longueur en utilisant la formule du produit scalaire avec le cosinus et 2 longueurs.

  2. Quelle est l’unité du produit scalaire ?

    Il n’ a pas d’unité, le produit scalaire est un nombre.

  3. Quelle est la définition du produit scalaire uundefined.vundefined\overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} u .v de 2 vecteurs de l'espace?

    Dans l'espace, un produit scalaire se calcule comme dans un plan en trouvant un plan contenant les 2 vecteurs.

  4. Combien il y a-t-il de méthodes pour calculer un produit scalaire ? et quelles sont -elles ?

    4 Méthodes : 1 dans l’espace : avec les coordonnées dans un repère 3 dans le plan (vues en 1S) avec : la projection orthogonale 3 longueurs 2 longueurs et un angle

  5. Comment doit être le repère pour utiliser l’expression du produit scalaire avec des coordonnées ?

    Le repère doit être orthonormé ce qui signifie : axes orthogonaux même unité sur les axes ∥i⃗∥=∥j⃗∥=∥k⃗∥=1 \| \vec{i} \| = \| \vec{j} \| = \| \vec{k} \| =1∥i ∥=∥j ​∥=∥k ∥=1

  6. Comment obtenir un repère orthonormé avec un parallélépipède rectangle ?

    Il suffit de "normer" les axes en multipliant chacun des 3 vecteurs orthogonaux par l’inverse de leur longueur. Exemple : (E,1EHEHundefined,1EFEFundefined,1EDEDundefined)(E, \frac{1}{EH} \overrightarrow{EH}, \frac{1}{EF} \overrightarrow{EF} , \frac{1}{ED} \overrightarrow{ED} ) (E,EH1​EH ,EF1​EF ,ED1​ED ) est un repère orthonormé de l'espace.

  7. Comment calculer un produit scalaire uundefined.vundefined\overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} u .v si on connait les coordonnées dans un repère orthonormé de l’espace ?

    uundefined.vundefined=xuundefinedxvundefined+yuundefinedyvundefined+zuundefinedzvundefined\overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} =x_{\overrightarrow{u}}x_{\overrightarrow{v}} + y_{\overrightarrow{u}} y_{\overrightarrow{v}}+z_{\overrightarrow{u}} z_{\overrightarrow{v}}u .v =xu ​xv ​+yu ​yv ​+zu ​zv ​

  8. Comment calculer un produit scalaire ABundefined.CDundefined\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{CD} AB .CD dans un plan avec la projection orthogonale ?

    On note C’ et D’ les projetés orthogonaux de C et D sur (AB) Alors ABundefined.CDundefined=ABundefined.C′D′undefined\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{CD} =\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{C'D'} AB .CD =AB .C′D′ Remarque : On transforme un produit scalaire de vecteurs quelconques en un autre produit scalaire de vecteurs COLINEAIRES qui est très facile à calculer

  9. Comment calculer un produit scalaire de 2 vecteurs colinéaires ABundefined.C′D′undefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{C'D'} AB .C′D′ ?

    2 cas possibles : si les vecteurs sont COLINEAIRES MEME SENS ABundefined.C′D′undefined=AB×C′D′ \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{C'D'} = AB \times C'D'AB .C′D′ =AB×C′D′ si les vecteurs sont COLINEAIRES DE SENS CONTRAIRES ABundefined.C′D′undefined=−AB×C′D′ \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{C'D'} =-AB \times C'D'AB .C′D′ =−AB×C′D′

  10. Comment calculer un produit scalaire si on connait l’angle entre les 2 vecteurs ?

    Le produit scalaire est le produit des longueurs et du cosinus de l'angle entre les vecteurs Il y a 2 façons de l'écrire : Si les 2 vecteurs ont la même origine ABundefined.ACundefined=AB×AC×cos⁡BACundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC} =AB \times AC \times \cos \widehat{BAC} AB .AC =AB×AC×cosBAC Sinon uundefined.vundefined=∥uundefined∥×∥vundefined∥×cos⁡(uundefined,vundefined) \overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} = \| \overrightarrow{u} \| \times \| \overrightarrow{v} \| \times…

  11. Comment calculer un produit scalaire uundefined.vundefined \overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} u .v avec 3 longueurs ?

    2 méthodes : Si on sait calculer uundefined+vundefined \overrightarrow{u} + \overrightarrow{v} u +v alors uundefined.vundefined= \overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} =u .v = 12\frac{1}{2}21​ (∥uundefined+vundefined∥²−∥uundefined∥²−∥vundefined∥²)\big( \| \overrightarrow{u}+ \overrightarrow{v} \| ²- \| \overrightarrow{u} \|² - \| \overrightarrow{v} \|² \big)(∥u +v ∥²−∥u ∥²−∥v ∥²) Si on sait calculer uundefined−vundefined \overrightarrow{u}- \overrightarrow{v} u −v alors uundefined.vundefined=…

  12. Comment calculer le produit scalaire ABundefined.BCundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{BC} AB .BC avec les 3 longueurs ?

    On sait calculer ABundefined+BCundefined=ACundefined \overrightarrow{AB}+ \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{AC} AB +BC =AC Donc on choisit la méthode avec la somme des vecteurs uundefined.vundefined= \overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} =u .v = 12\frac{1}{2}21​ (∥uundefined+vundefined∥²−∥uundefined∥²−∥vundefined∥²)\big( \| \overrightarrow{u}+ \overrightarrow{v} \| ²- \| \overrightarrow{u} \|² - \| \overrightarrow{v} \|² \big)(∥u +v ∥²−∥u ∥²−∥v ∥²) Ainsi ABundefined.BCundefined \overright…

  13. Comment calculer le produit scalaire ABundefined.ACundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC} AB .AC avec les 3 longueurs ?

    On sait calculer ABundefined−ACundefined=ABundefined+CAundefined=CBundefined \overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CA} = \overrightarrow{CB} AB −AC =AB +CA =CB Donc on choisit la méthode avec la différence des vecteurs uundefined.vundefined= \overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} =u .v = 12\frac{1}{2}21​ (∥uundefined∥²+∥vundefined∥²−∥uundefined−vundefined∥²)\big( \| \overrightarrow{u} \|² + \| \overrightarrow{v} \|² - \| \overrightarrow{u}- \overrigh…

  14. Quelles sont les propriétés de calcul du produit scalaire ?

    symétrie du produit scalaire uundefined.vundefined=vundefined.uundefined\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=\overrightarrow{v}. \overrightarrow{u}u .v =v .u 2 propriétés pour la linéarité uundefined.(vundefined+wundefined)=uundefined.vundefined+uundefined.wundefined\overrightarrow{u}.(\overrightarrow{v}+\overrightarrow{w})=\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}+\overrightarrow{u}.\overrightarrow{w}u .(v +w )=u .v +u .w uundefined.(kvundefined)=k(uundefined.vundefined)\overrightarrow{u}.(k\over…

  15. Comment calculer la longueur d'un segment [AB] avec les coordonnées ?

    AB=AB=AB= xABundefined²+yABundefined²+zABundefined²\sqrt{x_{ \overrightarrow{AB}}²+y_{ \overrightarrow{AB}}²+z_{ \overrightarrow{AB}}²}xAB ​²+yAB ​²+zAB ​² ​ qui est la même formule que celle vue en seconde AB=(xB−xA)²+(yB−yA)²+(zB−zA)²AB=\sqrt{(x_B-x_A)²+(y_B-y_A)²+(z_B-z_A)²}AB=(xB​−xA​)²+(yB​−yA​)²+(zB​−zA​)² ​

  16. ABCDEFGH est un cube d'arête aaa . Calculer le produit scalaire ABundefined.DGundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} AB .DG en utilisant la méthode de la décomposition

    ABundefined.DGundefined=ABundefined.AFundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} = \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AF} AB .DG =AB .AF car DGundefined=AFundefined\overrightarrow{DG}=\overrightarrow{AF}DG =AF ABundefined.DGundefined=ABundefined.(ABundefined+BFundefined)\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{DG}=\overrightarrow{AB}.(\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BF})AB .DG =AB .(AB +BF ) d'après Chasles ABundefined.DGundefined=ABundefined.ABundefined+ABundefined.BFundefined\overr…

  17. ABCDEFGH est un cube d'arête aaa . Calculer le produit scalaire ABundefined.DGundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} AB .DG en utilisant la méthode de la projection orthogonale

    ABundefined.DGundefined=ABundefined.AFundefined=ABundefined.ABundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} = \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AF} = \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AB} AB .DG =AB .AF =AB .AB par projection orthogonal sur (AB) Donc ABundefined.DGundefined=AB² \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} =AB²AB .DG =AB² =a²=a²=a²

  18. ABCDEFGH est un cube d'arête aaa . Calculer le produit scalaire ABundefined.DGundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} AB .DG en utilisant la méthode du cosinus

    ABundefined.DGundefined=ABundefined.AFundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} = \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AF} AB .DG =AB .AF car DGundefined=AFundefined\overrightarrow{DG}=\overrightarrow{AF}DG =AF ABundefined.DGundefined=\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{DG}=AB .DG = AB×AF×cos⁡BAFundefinedAB \times AF \times \cos \widehat{BAF} AB×AF×cosBAF ABundefined.DGundefined= \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} =AB .DG = a×2a×cos⁡(π4)a \times \sqrt 2 a \times \cos(\frac{\pi…

  19. ABCDEFGH est un cube d'arête aaa . Calculer le produit scalaire ABundefined.DGundefined \overrightarrow{AB} . \overrightarrow{DG} AB .DG en utilisant la méthode des coordonnées

    On se place dans le repère orthonormé (A,1aABundefined,1aADundefined,1aAEundefined)(A, \frac{1}{a} \overrightarrow{AB} , \frac{1}{a} \overrightarrow{AD} , \frac{1}{a} \overrightarrow{AE} )(A,a1​AB ,a1​AD ,a1​AE ) Alors A(0;0;0)A(0;0;0)A(0;0;0) , B(a;0;0)B(a;0;0)B(a;0;0) , D(0;a;0)D(0;a;0)D(0;a;0) et G(a;a;a)G(a;a;a)G(a;a;a) Donc ABundefined\overrightarrow{AB}AB (xB−xAyB−yAzB−zA)\begin{pmatrix} x_B - x_A \\ y_B - y_A \\z_B - z_A \end{pmatrix} ⎝ ⎛​xB​−xA​yB​−yA​zB​−zA​​⎠ ⎞​ =(a00)=\begin{pmatrix}…