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produit scalaire

Posté par
lapettite
02-05-16 à 20:00

Bonjour à tous, j'ai un exercice que je dois rendre demain mais je n'y arrive absolument pas.
Pouvez-vous m'aider s'il-vous-plaît? Le voici:

ABCD est un carré de côté a.

I,J,K et L sont les milieux respectifs des segments [AB],[BC],[CD] et [AD].

P et Q les points d'intersection respectifs du segment [AJ] avec les droites (ID) et (BK).
R et S les points d'intersection respectifs du segment [CL] avec les droites (BK) et (ID).

1) Montrer que les droites (AJ) et (ID) sont perpendiculaires.
2) Par des raisonnements analogues au 1), montrer que PQRS est un rectangle.
3)a. Établir que PS.ID=AL.AD
     b. En déduire l'expression de PS en fontion de a.
4)a. Établir que SR.LC=DK.DC
     b. En déduire l'expression de SR en fonction de a.
5) En déduire que PQRS est un carré et exprimer l'aire de celui-ci en fonction l'aire du quadrilatère ABCD.

Ce qui est en gras sont des vecteurs

Merci de votre aide

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 20:15

Bonjour,

comme on demande de faire tout ça par les vecteurs, il suffit de savoir calculer des produits scalaires avec Chasles
et d'imaginer les bonnes décompositions

1) Montrer que les droites (AJ) et (ID) sont perpendiculaires.
c'est à dire montrer que le produit scalaire AJ.ID = 0 (en vecteurs partout)
et pour cela décomposer AJ et ID "en passant par les côtés du carré"
AJ = AB + BJ (Chasles)
ID = IA + AD " "

développer et :
certains produits scalaires dans ce développement sont directement nuls

et il faut utiliser le fait (vectoriel) que AI = 1/2 AB pour calculer la valeur "numérique" (en fonction de a) de AB.IA
et que BJ = AL = 1/2 AD
puis simplifier

pareil pour les autres questions.

Posté par
lapettite
re : produit scalaire 02-05-16 à 20:30

AJ.ID=0
(AB+BJ).(IA+AD)
(AB+1/2AD).(-1/2AB+AD)
(1/2AB.3/2AD)

Je ne vois pas très bien

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 20:38

calculs sans signification

AJ.ID=0 on n'en sait rien, c'est ce qu'on cherche à démontrer.

(AB+BJ).(IA+AD) écrire un truc dont on ne sait pas à quoi c'est égal ne va aboutir à rien du tout.
(AB+1/2AD).(-1/2AB+AD) si tu veux, mais laisser dans l'immédiat (AB+BJ).(IA+AD) simplifie l'écriture au début
(1/2AB.3/2AD) ????? ça sort d'où ce truc faux ??

correct est AJ.ID = (AB+BJ).(IA+AD)
développer le second membre (tout de suite, tel quel, c'est plus simple que de trainer des coefficients)
etc...

et aboutir à la valeur de AJ.ID (inconnue pour l'instant)
sauf erreur de calcul cela devra être 0 à la fin.

Posté par
lapettite
re : produit scalaire 02-05-16 à 20:53

Faut t-il que je projette AD sur AB
ça donnerais AJ.ID=(AB+1/2AD).(-1/2AB+AB)

AJ.ID=(AB+1/2AB).(-1/2AB+AB)

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 21:06

mais bon sang pourquoi ne fais tu pas ce que je te dis de faire ???

développer (AB+BJ).(IA+AD)
quand vas tu te décider à le faire ?

AJ.ID=(AB+1/2AB).(-1/2AB+AB) faux
BJ n'est pas égal en vecteur à 1/2AB mais à 1./2AD (vecteurs !!! pas longueur)
et AD n'est pas égal à AB non plus (vecteurs)

pour l'instant les longueurs on s'en fiche
développer le produit scalaire :
\vec{AJ}.\vec{ID} = (\vec{AB}+\vec{BJ}).(\vec{IA}+\vec{AD})
juste développer.
sans rien remplacer du tout pour l'instant.

Posté par
lapettite
re : produit scalaire 02-05-16 à 21:10

AJ.ID=(AB.IA).(AB.AD).(BJ.IA).(BJ.AD)

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 21:19

faux
. n'est pas + !!!

AJ.ID = (AB.IA) + (AB.AD) + (BJ.IA) + (BJ.AD) (tout ça en vecteurs)

et maintenant on va évaluer chacun de ces 4 produits scalaires
AB et IA sont colinéaires, donc le produit scalaire AB.IA (en vecteurs) se calcule avec les longueurs et le bon signe

AB et AD sont perpendiculaires (orthogonaux) et donc le produit scalaire AB.AD = ...
etc etc

Posté par
lapettite
re : produit scalaire 02-05-16 à 21:34

Je ne sais pas comment procédés

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 21:36

en apprenant son cours.

le produit scalaire de deux vecteurs orthogonaux est ...

le produit scalaire de deux vecteurs colinéaires est ...

Posté par
lapettite
re : produit scalaire 02-05-16 à 21:59

...u.v=0
...u.v=||u||*||v||

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 22:12

oui, donc le produit scalaire \vec{AB}.\vec{AD} = 0

\vec{AJ}.\vec{ID} = \vec{AB}.\vec{IA} + {\red \vec{AB}.\vec{AD}} + \vec{BJ}.\vec{IA} + \vec{BJ}.\vec{AD}
\vec{AJ}.\vec{ID} = \vec{AB}.\vec{IA} + {\red 0} + \vec{BJ}.\vec{IA} + \vec{BJ}.\vec{AD}


u.v=||u||*||v|| non
c'est ||u||*||v|| ou -||u||*||v|| selon le sens des vecteurs.

donc \vec{AB}.\vec{IA} = -AB\times IA = - a\times a/2 = -a^2/2 car \vec{AB} et \vec{IA} sont de sens opposé.

\vec{AJ}.\vec{ID} = {\red \vec{AB}.\vec{IA}} + 0 + \vec{BJ}.\vec{IA} + \vec{BJ}.\vec{AD}
\vec{AJ}.\vec{ID} = {\red -a^2/2} + 0 + \vec{BJ}.\vec{IA} + \vec{BJ}.\vec{AD}

et de même pour les deux autres produits scalaires qui restent

et au final simplifier.

Posté par
lapettite
re : produit scalaire 02-05-16 à 22:40

AJ.ID=-a²/2+0+0+a²/2

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 22:43

oui, et en simplifiant ça donne ...

Posté par
lapettite
re : produit scalaire 02-05-16 à 22:46

=0

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 22:54

voila on a donc démontré (en le calculant ainsi) que le produit scalaire AJ.ID est nul
et donc que ces vecteurs sont orthogonaux (car visiblement non nuls, ces vecteurs)
et donc la question 1 est terminée

question 2 : pareil ("par des raisonnements analogues", le faire explicitement ?)
et un quadrilatère qui a ses côtes deux à deux perpendiculaires est un rectangle

Posté par
lapettite
re : produit scalaire 02-05-16 à 22:57

Qu'est ce que des résonnement analogues? Je n'ai pas compris

Posté par
mathafou Moderateur
re : produit scalaire 02-05-16 à 23:04

raisonner (avec sa tête, il n'y a que si elle est creuse qu'elle résonne )

analogues veut dire semblables

en utilisant des méthodes semblables à celle de la question 1 démontrer que
(AJ) et (BK) sont perpendiculaires
que (CL) et (ID) sont perpendiculaires
que (CL) et (BK) sont perpendiculaires



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