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5 ex.

Difficulté :
L'essentiel du cours (3 notions)

Équation cartésienne d'un cercle

Propriété : Dans un repère orthonormé, le cercle de centre $\Omega(a ; b)$ et de rayon $R > 0$ a pour équation cartésienne $(x - a)^2 + (y - b)^2 = R^2$.

Exemple : Le cercle de centre $A(2 ; -3)$ et de rayon $5$ a pour équation $(x - 2)^2 + (y + 3)^2 = 25$.

Reconnaître l'équation d'un cercle

Méthode : 1. Compléter les carrés en $x$ et $y$ : $(x-a)^2 + (y-b)^2 = k$. 2. Si $k > 0$, cercle de centre $\Omega(a ; b)$ et de rayon $R = \sqrt{k}$.

Exemple : $x^2 + y^2 - 4x + 2y - 4 = 0 \iff (x-2)^2 + (y+1)^2 = 9$ : cercle de centre $\Omega(2 ; -1)$ et de rayon $3$.

Intersection d'une courbe et d'une droite

Méthode : 1. Injecter l'équation de la droite ($x = k$ ou $y = k$) dans la courbe. 2. Résoudre l'équation du second degré obtenue.

Exemple : Pour $x^2 + y^2 = 25$ et $y = 3$ : $x^2 + 9 = 25 \iff x^2 = 16$. Points : $(-4 ; 3)$ et $(4 ; 3)$.

★ Standard

Dans le plan muni d'un repère orthonormé $(O; \vec{i}, \vec{j})$, on considère l'ensemble $\mathcal{C}$ des points $M(x; y)$ vérifiant l'équation :

$$x^2 + y^2 - 6x + 4y - 12 = 0$$

En réduisant cette équation sous sa forme canonique, déterminer le rayon $R$ de ce cercle.

Saisir la valeur du rayon $R$.

★ Standard

Dans un repère orthonormé $(O; \vec{i}, \vec{j})$, on considère le cercle $\mathcal{C}$ de centre $A(-2; 3)$ dont une équation cartésienne est de la forme :

$$ (x + 2)^2 + (y - 3)^2 = k $$

où $k$ est un nombre réel strictement positif.

Le point $B(1; 7)$ appartient au cercle $\mathcal{C}$.

Déterminer et saisir la valeur du réel $k$.

★★ Avancé

Dans le plan rapporté à un repère orthonormé, on considère l'ensemble $\mathcal{C}$ des points $M(x; y)$ vérifiant l'équation :

$$x^2 + y^2 - 6x + 4y + k = 0$$

où $k$ est un nombre réel.

Sachant que cet ensemble $\mathcal{C}$ est un cercle de rayon $5$, déterminer la valeur du réel $k$.

Saisir la valeur du réel $k$.

★★ Avancé

Dans le plan muni d'un repère orthonormé, on considère la courbe $\mathcal{C}$ d'équation :

$$x^2 + y^2 - 4x + 6y + k = 0$$

où $k$ est un nombre réel.

On sait que cette courbe est un cercle de rayon $3$.

Saisir la valeur du réel $k$.

Approfondissement ★★★ Challenge

Dans le plan rapporté à un repère orthonormé $(O; \vec{i}, \vec{j})$, on considère le cercle $\mathcal{C}$ de centre $\Omega(3; 4)$ passant par le point $A(-3; 12)$.

Soit $d_k$ la droite d'équation $y = k$, où $k$ est un nombre réel strictement supérieur à $4$. La droite $d_k$ coupe le cercle $\mathcal{C}$ en deux points distincts $M$ et $N$ tels que la longueur du segment $[MN]$ soit égale à $16$.

Déterminer la valeur du réel $k$.