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Repère du plan et décomposition de vecteurs (3)

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Exercice 1

Dans le plan muni d’un repère on considère les points A(2;1)A(-2;1), B(1;4)B(-1;4) et C(2;3)C(2;3).

  1. On appelle MM le symétrique du point AA par rapport au point BB et NN le symétrique du point AA par rapport au point CC.
    Déterminer les coordonnées des points MM et NN.

  2. On considère les points PP et QQ définis par AP=3AB\overrightarrow{AP}=-3\overrightarrow{AB} et AQ=3AC\overrightarrow{AQ}=-3\overrightarrow{AC}.
    a) Déterminer les coordonnées des points PP et QQ.
    b) Démontrer que les droites (MN)(MN) et (PQ)(PQ) sont parallèles.

Exercice 2

On considère un parallélogramme ABCDABCD.

  1. On définit les points MM et NN par AM=12AB\overrightarrow{AM}=\dfrac{1}{2}\overrightarrow{AB} et CN=2CB\overrightarrow{CN}=2\overrightarrow{CB}.
    Montrer que les points DD, MM et NN sont alignés.

  2. On considère un réel kk non nul et on définit maintenant les points MM et NN par :
    AM=kAB\overrightarrow{AM}=k\overrightarrow{AB} et CN=1kCB\overrightarrow{CN}=\dfrac{1}{k}\overrightarrow{CB}.

L’alignement des points DD, MM et NN est-il toujours vrai ?

Révéler le corrigé

Exercice 1

  1. MM est le symétrique du point AA par rapport au point BB.
    BB est donc le milieu du segment [AM][AM].

Ainsi {1=2+xM24=1+yM2\left\lbrace\begin{matrix} -1=\dfrac{-2+x_M}{2}\\ 4=\dfrac{1+y_M}{2} \end{matrix}\right.
d’où
{xM=0yM=7\left\lbrace\begin{matrix} x_M=0\\ y_M=7 \end{matrix}\right.

NN est le symétrique du point AA par rapport au point CC.
CC est donc le milieu du segment [AN][AN].

Ainsi
{2=2+xN23=1+yN2\left\lbrace\begin{matrix} 2=\dfrac{-2+x_N}{2}\\ 3=\dfrac{1+y_N}{2} \end{matrix}\right.
d’où
{xN=6yN=5\left\lbrace\begin{matrix} x_N=6\\ y_N=5 \end{matrix}\right.

  1. On a AB(1;3)\overrightarrow{AB}(1;3) et AC(4;2)\overrightarrow{AC}(4;2).

a) AP=3AB\overrightarrow{AP}=-3\overrightarrow{AB}.

Donc
{xP+2=3×1yP1=3×3\left\lbrace\begin{matrix} x_P+2=-3\times1\\ y_P-1=-3\times3 \end{matrix}\right.
d’où
{xP=5yP=8\left\lbrace\begin{matrix} x_P=-5\\ y_P=-8 \end{matrix}\right.

AQ=3AC\overrightarrow{AQ}=-3\overrightarrow{AC}.

Donc
{xQ+2=3×4yQ1=3×2\left\lbrace\begin{matrix} x_Q+2=-3\times4\\ y_Q-1=-3\times2 \end{matrix}\right.
d’où
{xQ=14yQ=5\left\lbrace\begin{matrix} x_Q=-14\\ y_Q=-5 \end{matrix}\right.

b) MN(6;2)\overrightarrow{MN}(6;-2) et PQ(9;3)\overrightarrow{PQ}(-9;3).

Donc 6×3(2)×(9)=1818=06\times3-(-2)\times(-9)=18-18=0.

Ces vecteurs sont colinéaires et les droites (MN)(MN) et (PQ)(PQ) sont parallèles.

Exercice 2

ABCDABCD est un parallélogramme donc AB=DC\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{DC} et CB=DA\overrightarrow{CB}=\overrightarrow{DA}.

DM=DA+AM=DA+12AB\overrightarrow{DM}=\overrightarrow{DA}+\overrightarrow{AM}=\overrightarrow{DA}+\dfrac{1}{2}\overrightarrow{AB}

DN=DC+CN=AB+CN=AB+2CB=AB+2DA\overrightarrow{DN}=\overrightarrow{DC}+\overrightarrow{CN}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{CN}=\overrightarrow{AB}+2\overrightarrow{CB}=\overrightarrow{AB}+2\overrightarrow{DA}

On constate donc que DN=2DM\overrightarrow{DN}=2\overrightarrow{DM}.

Ces deux vecteurs sont donc colinéaires et les points DD, MM et NN sont alors alignés.

On définit les points MM et NN par AM=12AB\overrightarrow{AM}=\dfrac{1}{2}\overrightarrow{AB} et CN=2CB\overrightarrow{CN}=2\overrightarrow{CB}.

On procède de la même façon.

DM=DA+AM=DA+kAB\overrightarrow{DM}=\overrightarrow{DA}+\overrightarrow{AM}=\overrightarrow{DA}+k\overrightarrow{AB}

DN=DC+CN=AB+CN=AB+1kCB=AB+1kDA\overrightarrow{DN}=\overrightarrow{DC}+\overrightarrow{CN}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{CN}=\overrightarrow{AB}+\dfrac{1}{k}\overrightarrow{CB}=\overrightarrow{AB}+\dfrac{1}{k}\overrightarrow{DA}

On constate donc que DM=kDN\overrightarrow{DM}=k\overrightarrow{DN}.

Les vecteurs DM\overrightarrow{DM} et DN\overrightarrow{DN} sont donc colinéaires et les points DD, MM et NN sont alignés pour tout réel kk non nul.