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Niveau Maths sup
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Intersection de plans

Posté par
Laeti69
11-11-08 à 12:09

Bonjour,
j'ai un exercice que je n'arrive pas à faire. Je pense que c'est parce que le prof n'a pas fini de faire le cours et donc je n'ai pas la méthode encore pour faire cet exercice.

P1 le plan d'équation x+y+z+1=0
P2 le plan d'équation x+y+z+1=0
P3 le plan d'équation x+y+z+1=0

Et je dois déterminer suivant la nature de l'intersection des 3 plans.

Je n'arrive pas à démarrer l'exercice.
Donc si une âme charitable pouvait m'aider et m'expliquer comment aborder l'exercice ça m'aiderait

Merci d'avance.

Laetitia

Posté par
annakin47
re : Intersection de plans 11-11-08 à 13:00

Il faut calculer le déterminant du système et discuter suivant les valeurs de \lambda.

Si ce déterminant est non nul alors il y a un seul point d'intersection qu'il faut déterminer.

Ensuite, ce déterminant s'annule pour 2 valeurs particulières de \lambda qu'il faudra déterminer et dans ces 2 cas là résoudre explicitement.

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 11-11-08 à 13:26

Ok mais dans ce cas qu'est ce que le déterminant?

En fait je dois trouver la matrice et déterminer le déterminant?
Mais je ne vois pas comment déterminer la matrice puisqu'à chaque fois il y'a un terme en fonction de x,y et z (ça ok!) mais comment faire avec le +1?

Posté par
annakin47
re : Intersection de plans 11-11-08 à 13:36

C'est ça , tu détermines la matrice des coefficients de x,y,z.
Tu calcule son déterminant.
Si ce déterminant est non nul ( matrice inversible) tu auras 1 seule solution. Matriciellement, tu résous AX=B avec B=(-1,-1,-1) dont X=A^-1.B est la seule solution.

Si le déterminant est nul, tu ne peux pas faire comme précédemment, donc il faut résoudre et discuter la nature de l'ensemble des éventuelles solutions: ensemble vide, droite ou plan.

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 11-11-08 à 14:55

Je ne vois pas trop comment faire.
J'ai calculer le déterminant de la matrice A

A=
  1  1
1    1
1  1  

je trouve comme déterminant 3-3+2

Donc si j'ai bien compri ce que tu m'expliques, si le déterminant est non nulle je dois résoudre Ax=B et la seule solution sera X. Donc je dois résoudre

3x -3x +2x = -3?

Posté par
annakin47
re : Intersection de plans 11-11-08 à 15:13

Ouille ouille ouille

Déjà tu cherches les valeurs de \lambda qui annulent le déterminant ( 1 est racine évidente etc...) et ensuite tu résous le système quand le déterminant est non nul par la méthode du pivot de Gauss ( ou bien les formules de Cramer si ça évoque qqchose pour toi).

Quand le déterminant est nul, le système n'admet pas de solution unique donc pour les \lambda qui l'annulent, il faut déterminer le nombre de solutions et surtout la nature géométrique de l'ensemble des solutions (ensemble vide, droite ou plan).

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 11-11-08 à 17:11

Mais comment puis-je trouver TOUTES les valeurs de qui annulent le déterminant?
1 est solution évidente ok mais pour les autres?

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 11-11-08 à 17:16

si =0 alors on a P1=P2=P3
Donc l'intersection des 3 plans et le plan P:x+y+z+1=0

A part ça je ne vois pas

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 11-11-08 à 17:19

Je n'ai pas compri non plus pourquoi on fait une matrice parce qu'on ne prend même pas en compte toutes l"équation du plan

Posté par
annakin47
re : Intersection de plans 11-11-08 à 19:26

\lambda=1 est racine du déterminant. Donc on peut écrire Det=(\lambda)(a\lambda^2+b\lambda+c) et on finit la factorisation.

Par exemple pour \lambda=1[, tu constates que les 3 équations sont les mêmes donc l'intersection se réduit à 1 seule équation et est donc le plan x+y+z+1=0.

( il y a un autre réel qui annule le déterminant).

Pour les autres valeurs de \lambda=1, le déterminant est différent de 0. Donc le système d'équations constitué des 3 plans admet une solution unique. Dans ce cas, tu peux donner les coordonnées du point d'intersection en résolvant le système par la méthode du pivot par exemple

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 12-11-08 à 15:56

Je ne comprend vraiment pas...
Pourquoi on peut écrire Det = ()(a²+b+c) ??
Ca nous fait des inconnues en plus pour rien...

Posté par
annakin47
re : Intersection de plans 12-11-08 à 16:06

Je voulais écrire Det=(\lambda-1)(a\lambda^2+b\lambda+c).

Le pb c'est de factoriser ce déterminant pour voir quand il s'annule...On trouve Det=(\lambda-1)^2(\lambda-2).

Si \lambda=1, Det=0 donc il n'y a pas une solution unique. On résout donc ce cas particulier. Ton système contient 3 fois la même équation x+y+z+1=0 donc la solution est ce plan.

Si \lambda=2, Det=0 encore, tu résout aussi ce cas particulier.

Dans les autres cas, Det\neq0 donc il n'y a qu'une seule solution donc l'intersection est un point dont il faudra trouver les coordonnées en fonction de \lambda par les méthodes classique de résolution des systèmes: Pivot de Gauss,formules de Cramer.

Je crois qu'avant de t'entêter dans la résolution de ton problème, il serait mieux d'aller voir ton cours et ses exemples d'application.

Posté par
MPSI
re : Intersection de plans 12-11-08 à 16:13

Ok merci je comprend mieux.
Le problème c'est qu'on a fait le cours (sans exemple déjà) et dans le cours il n'est pas expliqué qu'il faut calculer le déterminant et l'exploiter pour trouver les résultats

Posté par
annakin47
re : Intersection de plans 12-11-08 à 16:22

Si tu n'as pas parlé de déterminant, il faut appliquer directement la méthode du pivot de Gauss.

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 12-11-08 à 16:40

Ok je préfère. Donc j'ai fait directement avec la méthode du pivot de Gauss.
J'obtiens le système:
x=(-1)/(-²-+2)
x=y
y=z

Est-ce normal?

Posté par
annakin47
re : Intersection de plans 12-11-08 à 16:59

Je crois que c'est ça les réponses....à condition que \lambda soit différent de 1 et de 2.

Parce que à moment donné tu dois diviser par \lambda-1, ce qui n'est possible que si \lambda\neq1...

Donc ce cas là, tu dois le traiter directement

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 12-11-08 à 17:48

D'accord
je dirait plutot pour -2 et non 2 non?
Car même si on faisait avec le déterminant on aurait det=(-1)²(-2)

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 12-11-08 à 17:48

det= (-1)²(+2)   pardon

Posté par
Laeti69
re : Intersection de plans 13-11-08 à 17:53

Donc alors j'ai trouvé mais j'ai encore un problèmes en -2

Je récapitule

Si 1 et -2
L'intersection est un point de coordonnées (x,y,z) avec x=y=z=(-1)/(2--²)

Si =1
L'intersection est un plan d'équation x+y+z+1=0

Si =-2
Je ne vois pas comment faire...
-2x+y+z+1=0
x-2y+z+1=0
x+y-2z+1=0


Avec le pivot de Gauss ça ne marche pas... je pense que ça doit être une droite mais je ne vois pas comment montrer



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