Première · Mathématiques · Chapitre 9
Géométrie repérée : droites et cercles
- vecteur normal
- distance d'un point à une droite
- équation de cercle
Ce que tu sauras faire
- Reconnaître un vecteur normal et un vecteur directeur d'une droite à partir de son équation cartésienne
- Déterminer une équation cartésienne de droite à partir d'un point et d'un vecteur normal, et démontrer que deux droites sont perpendiculaires
- Calculer la distance d'un point à une droite et l'utiliser (aire d'un triangle, marge de sécurité, tangence)
- Passer de la forme à la forme développée d'un cercle, et revenir au centre et au rayon par complétion du carré
- Déterminer la position relative d'une droite et d'un cercle, et calculer les points d'intersection éventuels
- Caractériser le cercle de diamètre par et déterminer des ensembles de points
- Choisir entre l'outil vectoriel, le produit scalaire et le calcul d'équations pour résoudre un problème de géométrie
Au programme du chapitre
- Le décor : un repère orthonormé
- Vecteur normal à une droite
- Déterminer une équation cartésienne avec un vecteur normal
- Distance d'un point à une droite
- Équation cartésienne d'un cercle
- Forme développée et retour au centre-rayon
- Position relative d'une droite et d'un cercle
- Ensembles de points : le cercle de diamètre [AB]
Exercices corrigés
Exercice 1
Une droite possède une infinité de vecteurs normaux, et son équation cartésienne n'est pas unique non plus. Comment ces deux faits sont-ils liés ?
Un coup de pouce
Que devient l'ensemble des solutions d'une équation si tu multiplies les deux membres par 2 ?
Voir la correction pas à pas
Si est normal à , alors tout vecteur avec l'est aussi : il a la même direction, donc il reste orthogonal aux vecteurs directeurs de . Or les coefficients de l'équation sont précisément les coordonnées d'un vecteur normal. Multiplier l'équation entière par donne , qui a exactement les mêmes solutions, donc décrit la même droite, et dont le vecteur normal est . Les deux « infinités » sont donc la même : changer de vecteur normal, c'est changer d'équation pour la même droite. Par exemple et décrivent la même droite.
Exercice 2
L'équation représente-t-elle toujours un cercle ? Explique de quoi cela dépend.
Un coup de pouce
Complète les carrés sans remplacer , puis regarde le signe du membre de droite.
Voir la correction pas à pas
Non. En complétant les carrés : et , donc l'équation s'écrit . Le membre de gauche est une somme de deux carrés, donc positive ou nulle. Trois cas se présentent :
• si , c'est le cercle de centre et de rayon ;
• si , l'ensemble se réduit au seul point ;
• si , aucun point ne convient : l'ensemble est vide.
La forme de l'équation ( et de même coefficient, pas de terme en ) est donc nécessaire mais pas suffisante.
• si , c'est le cercle de centre et de rayon ;
• si , l'ensemble se réduit au seul point ;
• si , aucun point ne convient : l'ensemble est vide.
La forme de l'équation ( et de même coefficient, pas de terme en ) est donc nécessaire mais pas suffisante.
Les pièges à éviter
- Prendre pour un vecteur directeur de la droite .
- Appliquer la formule de distance à une équation du type .
- Oublier la valeur absolue au numérateur de la distance.
- Écrire au numérateur, ou au dénominateur.
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