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9 ex.

Difficulté :
L'essentiel du cours (5 notions)

Produit scalaire et projection

Propriété : Si $H$ est le projeté orthogonal de $C$ sur $(AB)$, alors $\vec{AB} \cdot \vec{AC} = \vec{AB} \cdot \vec{AH}$.

Méthode : 1. Projeter $C$ en $H$ sur $(AB)$. 2. Calculer $+AB \times AH$ si les vecteurs sont de même sens, $-AB \times AH$ si de sens contraires.

Exemple : Si $AB = 4$, $AH = 3$ (sens contraires), alors $\vec{AB} \cdot \vec{AC} = -4 \times 3 = -12$.

Expression analytique du produit scalaire

Propriété : Dans une base orthonormée, le produit scalaire est égal à la somme des produits des coordonnées respectives.

Formule : $\vec{u} \cdot \vec{v} = x x' + y y'$

Exemple : Si $\vec{u}(2 ; -3)$ et $\vec{v}(4 ; 1)$, alors $\vec{u} \cdot \vec{v} = 2 \times 4 + (-3) \times 1 = 5$.

Produit scalaire et angle géométrique

Propriété : Pour deux vecteurs non nuls, le produit scalaire est le produit de leurs normes par le cosinus de leur angle.

Formule : $\vec{u} \cdot \vec{v} = \|\vec{u}\| \times \|\vec{v}\| \times \cos(\theta)$

Exemple : Si $\|\vec{u}\| = 3$, $\|\vec{v}\| = 4$ et $\theta = \frac{\pi}{3}$, alors $\vec{u} \cdot \vec{v} = 3 \times 4 \times 0{,}5 = 6$.

Produit scalaire et normes uniquement

Propriété : Dans un triangle $ABC$, le produit scalaire s'exprime uniquement avec les longueurs des trois côtés.

Formule : $\vec{AB} \cdot \vec{AC} = \frac{1}{2} \left( AB^2 + AC^2 - BC^2 \right)$

Exemple : Si $AB=3$, $AC=4$ et $BC=5$, alors $\vec{AB} \cdot \vec{AC} = \frac{1}{2}(9 + 16 - 25) = 0$.

Coordonnées par le produit scalaire

Propriété : Dans une base orthonormée $(\vec{i}, \vec{j})$, tout vecteur $\vec{u}$ vérifie $\vec{u} = (\vec{u} \cdot \vec{i})\vec{i} + (\vec{u} \cdot \vec{j})\vec{j}$.

Exemple : Si $\vec{u} \cdot \vec{i} = 5$ et $\vec{u} \cdot \vec{j} = -2$, alors $\vec{u}$ a pour coordonnées $(5 ; -2)$.

★ Standard

Soient deux vecteurs $\vec{u}$ et $\vec{v}$ du plan tels que :

  • $\|\vec{u}\| = 6$
  • $\|\vec{v}\| = 5$
  • L'angle géométrique formé par $\vec{u}$ et $\vec{v}$ mesure $\dfrac{\pi}{3}\text{ rad}$.

Saisir la valeur du produit scalaire $\vec{u} \cdot \vec{v}$.

★ Standard

Soit $\vec{u}$ et $\vec{v}$ deux vecteurs du plan tels que :

  • $\|\vec{u}\| = 4$
  • $\|\vec{v}\| = 6$
  • $\|\vec{u} + \vec{v}\| = 8$

En utilisant le développement de la norme au carré $\|\vec{u} + \vec{v}\|^2$, déterminer la valeur du produit scalaire $\vec{u} \cdot \vec{v}$.

Saisir la valeur numérique exacte du produit scalaire $\vec{u} \cdot \vec{v}$.

★ Standard

Dans le plan muni d'une base orthonormée $(\vec{i}, \vec{j})$, on considère le vecteur $\vec{u} = 4\vec{i} - 3\vec{j}$ et le vecteur $\vec{v} = 2\vec{u} + 3\vec{j}$.

En calculant le produit scalaire $\vec{v} \cdot \vec{i}$, déterminer l'abscisse du vecteur $\vec{v}$ dans la base $(\vec{i}, \vec{j})$.

Saisir l'abscisse du vecteur $\vec{v}$.

★ Standard

On considère les points $A$, $B$ et $C$ dans le plan. Le point $H$ est le projeté orthogonal du point $C$ sur la droite $(AB)$, comme représenté sur la figure ci-dessous.

On donne les longueurs $AB = 6$ et $AH = 4$.

En utilisant la projection orthogonale du point $C$ sur la droite $(AB)$, calculer la valeur du produit scalaire $\vec{AB} \cdot \vec{AC}$.

Saisir la valeur du produit scalaire $\vec{AB} \cdot \vec{AC}$.

★ Standard

Dans le plan muni d'un repère orthonormé $(O; \vec{i}, \vec{j})$, on considère les vecteurs $\vec{u}\begin{pmatrix} 5 \\ -2 \end{pmatrix}$ et $\vec{v}\begin{pmatrix} 3 \\ 4 \end{pmatrix}$.

Calculer le produit scalaire $\vec{u} \cdot \vec{v}$.

Saisir la valeur du produit scalaire $\vec{u} \cdot \vec{v}$.

★★ Avancé

Dans le plan muni d'une base orthonormée $(\vec{i}, \vec{j})$, on considère un vecteur $\vec{u}$ vérifiant $\vec{u} \cdot \vec{i} = 3$.

Soit le vecteur $\vec{v} = 2\vec{i} - 5\vec{j}$. On donne le produit scalaire $\vec{u} \cdot \vec{v} = 21$.

Saisir l'ordonnée du vecteur $\vec{u}$ dans la base $(\vec{i}, \vec{j})$.

★★ Avancé

Soient $\vec{u}$ et $\vec{v}$ deux vecteurs du plan.

On donne les normes suivantes :

  • $\|\vec{u}\| = 3$
  • $\|\vec{v}\| = 5$
  • $\|\vec{u} - 2\vec{v}\| = 9$

Déterminer la valeur du produit scalaire $\vec{u} \cdot \vec{v}$.

Saisir la valeur du produit scalaire $\vec{u} \cdot \vec{v}$.

★★ Avancé

Dans le plan muni d'un repère orthonormé $(O; \vec{i}, \vec{j})$, on considère les points $A(-3 ; 2)$, $B(1 ; 5)$ et $C(4 ; -1)$.

Soit $D$ le point tel que le quadrilatère $ABCD$ soit un parallélogramme.

Saisir la valeur de $\vec{AC} \cdot \vec{BD}$.

★★ Avancé

Soit $ABCD$ un trapèze rectangle en $A$ et $D$ tel que $AD = 4$, $CD = 3$ et $BC = 5$.

On souhaite déterminer la valeur du produit scalaire $\vec{AB} \cdot \vec{AC}$.

Saisir la valeur du produit scalaire $\vec{AB} \cdot \vec{AC}$.