Exemple 1 :On considère le rectangle ABCD de longueur 10 et de largeur 6. E est le milieu du côté [AB] et F le milieu du côté [BC]. Déterminer les valeurs des produits scalaires suivants. |
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1.→DA.DB→ | 2.→DC.DF→ | 3.→DA.DC→ | |
4.→DE.DF→ | 5.→DF.DB→ | 6.→AC.CB→ |
1.Méthode 1 :
→DA.DB→= DA × DB × cos(→DA , DB→)
=DA × DB × DA/DB = DA2= 62 = 36
Car le triangle ABD est rectangle en A, donc on a cos(ADB) = DA/DB.
Méthode 2 :
→DA.DB→= →DA.DA→ = DA2= 62= 36
Car le projeté orthogonal de B sur la droite (AD) est A.
Méthode 3 : Utilisation de la relation de Chasles
→DA.DB→=→DA.(DA→+→AB)=
→DA.DA→+→DA.AB→ = DA2 + 0 = 62 = 36
Car les droites (AD) et (AB) sont perpendiculaires et les vecteurs→DA et AB→orthogonaux.
Méthode 4 :→u.v→= | 1 2 |
(→∥u∥2 +→∥v∥2 - ∥u→-→v∥2) avec →u =→DA et v→= DB→ |
→DA.DB→= | 1 2 |
(DA2 + DB2 - BA2) | Car le triangle ABD est rectangle en A, et d'après Pythagore DB2 = DA2 + AB2. |
= | 1 2 |
(DA2 + DA2 + AB2 - BA2) | |
= | 1 2 |
(2 × DA2) = DA2 = 62 = 36 |
2.
Méthode 2 :
→DC.DF→= →DC.DC→ = DC2= 102= 100
Car le projeté orthogonal de F sur la droite (DC) est C.
3.→DA.DC→= 0. Car les droites (AD) et (CD) sont perpendiculaires (cf. rectangle ABCD) donc les vecteurs →DA et DC→sont orthogonaux.
4.Méthode 3 : Utilisation de la relation de Chasles
→DE.DF→=(DA→+→AE).(DC→+→CF)
=→DA.DC→+→DA.CF→+→AE.DC→+→AE.CF→
5.Méthode 3 :Utilisation de la relation de Chasles
→DF.DB→= (DC→+→CF).(DC→+→CB)
=→DC.DC→+→DC.CB→+→CF.DC→+→CF.CB→
= DC2 + 0 + 0 + CF×CB = 102+ 3×6 = 118.
6. Méthode 4' :→u.v→= | 1 2 |
(∥u→+→v∥2 -→∥u∥2 -→∥v∥2) avec →u =→AC et v→= CB→ |
→AC.CB→= | 1 2 |
(AB2 - AC2 - CB2) = | 1 2 |
(AB2 - AB2 - BC2 - CB2) = | 1 2 |
(-2×BC2) = -BC2 = -62 = -36 |
Autre Méthode : On peut calculer tous ces produits scalaires en se plaçant dans un repère orthonormé. Par exemple dans le repère (A;→i,→j) tel que AB→= 10i→et AD→= 6j→. Les coordonnées des points de la figure sont alors : A(0;0) B(10;0) D(0;6) C(10;6) E(5;0) et F(10;3)
1. Les coordonnées des vecteurs sont→DA(0;-6) et→DB(10;-6) →DA.DB→= 0x10 + (-6)x(-6) = 36