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produit scalaire

Posté par
sarah974
15-05-16 à 12:56

Bonjour à tous,

J'ai un autre exos sur les produits scalaires :

Soient vecteur u et vecteur v quelconques

1) Démontrer que  : norme u^2 +norme v^2 = 1/2 [(norme u+v^2 )+ norme u-v^2)]
2) Soit ABCD un parallélogramme quelconque. Déduire de la question précédente la relation suivante : AB^2 + AD^2 = (AC^2+BD^2)
Démontrer alors la relation suivante : AB^2 + BC^2+ CD^2+ DA^2= AC^2+BD^2
3) On considère un parallélogramme ABCD tel que AB =3 et AC=6 Quelle est la longueur BC ?
4) On considère un losange de côtés 4 et dont une diagonale a pour longueur  5. Quelle est la longueur de l'autre diagonale ?

Merci de votre aide

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 13:10

Salut

Quelle est ta définition de la norme ?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 13:15

La norme c'est une valeur absolue qui  permet de mesurer la longueur de toutes  les représentations d'un vecteur dans l'espace. C'est la bonne définition ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 13:30

Oui, pourquoi pas.

Je ne suis pas trop au courant des programmes.
Tu peux regarder ce pdf et me dire si tu connais la définition II)1) : ?

Si non, il faut prendre \vec{u} de coordonnées \big(a,b\big) et \vec{v} de coordonnées \big(c,d\big), calculer \dfrac{1}{2}\big(||\vec{u+v}||^2+||\vec{u-v}||^2\big) d'une part et ||\vec{u}||^2+||\vec{v}||^2 d'autre part.

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 13:35

Je commence :

||\vec{u}||=||\big(a,b\big)||=\sqrt{a^2+b^2} donc ||\vec{u}||^2=a^2+b^2

Tu es d'accord ?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 13:41

Oui je suis d'accord

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 13:45

oui je connais cette formule. Je pense qu'elle peut m'aider mais je ne vois pas comment...

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 14:01

Ok, donc si tu connais cette formule :

\vec{u}.\vec{v}=\dfrac{1}{2}\big(||\vec{u}+\vec{v}||^2-||\vec{u}||^2-||\vec{v}||^2\big)   (1)
  
donc 2\vec{u}.\vec{v}=||\vec{u}+\vec{v}||^2-||\vec{u}||^2-||\vec{v}||^2

et finalement ||\vec{u}+\vec{v}||^2=2\vec{u}.\vec{v}+||\vec{u}||^2+||\vec{v}||^2  (*)

Tu as le premier gros morceau. Maintenant, il te faut aussi ||\vec{u}-\vec{v}||^2

C'est facile, il suffit de remplacer \vec{v} par -\vec{v} dans la formule (1)

Vas-y

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 14:09

est ce que je dois remplacer vecteur v par vecteur -v partout dans l'équation ?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 14:14

je trouve : vecteur u. - vecteur v = 1/2 ( norme vecteur u- vecteur v ^2) - norme vecteur u^2 - norme vecteur - v^2

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 14:23

J'ai essayé de mettre en relation les deux équations mais je pense qu'il ne faut pas faire ça

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 14:34

Si tu as essayé, tu trouves quoi ? Bizarre ton explication ...

Sinon, c'est bien, mais il faut simplifier : \vec{u}.\vec{-v}=-\vec{u}.\vec{v}

Finalement :

-\vec{u}.\vec{v}=\dfrac{1}{2}\big(||\vec{u}-\vec{v}||^2-||\vec{u}||^2-||\vec{v}||^2\big)

donc ||\vec{u}-\vec{v}||^2=-2\vec{u}.\vec{v}+||\vec{u}||^2+||\vec{v}||^2  (**)

Effectivement, il faut mettre en relation les expressions (*) et (**)

Qu'est-ce qu'il suffit de faire pour avoir l'égalité demandée ?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 14:46

Je suis un peu bloquée car je ne sais pas trop quoi faire des -2\vec{u}.\vec{v} et 2\vec{u}.\vec{v}

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 14:59

En faisant (*)+(**), je trouve :

||\vec{u}+\vec{v}||^2+||\vec{u}-\vec{v}||^2=2\vec{u}.\vec{v}+||\vec{u}||^2+||\vec{v}||^2-2\vec{u}.\vec{v}+||\vec{u}||^2+||\vec{v}||^2

Oui ?
Si oui, simplifie à droite. Tu obtiens quoi ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 15:02

sarah974 @ 15-05-2016 à 14:46

Je suis un peu bloquée car je ne sais pas trop quoi faire des -2\vec{u}.\vec{v} et 2\vec{u}.\vec{v}


A-A=0

Posté par
valparaiso
re : produit scalaire 15-05-16 à 15:03

bonjour
si on passe uniquement par la définition de la norme on peut calculer ||\vec{u-v||^{2}}=a²+c²-2ac+b²+d²-2bd
||\vec{u+v||^{2}}=a²+c²+2ac+b²+d²+2bd
c'est juste iderden?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 15:03

Je dois partir, bon courage, et je passe la main

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 15:05

je peux simplifier le 2 vecteur u. vecteur v et le -2 vecteur u. vecteur v ?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 15:10

Merci Iderden de votre aide. Du coup il me reste (norme vecteur u+v ^2) + (norme vecteur u-v ^2) = (norme vecteur u)^2 + (norme vecteur v)^2 + (norme vecteur u)^2 + (norme vecteur v)^2 et la je ne sais pas quoi faire

Posté par
valparaiso
re : produit scalaire 15-05-16 à 15:24

bonjour sarah974 : su tu les regroupes et que tu multiplies par 1/2 tu obtiens l'égalité demandée.
Non?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 15:33

je regroupe ce que j'ai en double ? car si c'est le cas je ne retrouve pas l'équation de départ ?

Posté par
valparaiso
re : produit scalaire 15-05-16 à 16:46

(||\vec{u}||+||\vec{v}||)²+(||\vec{u}||-||\vec{v}||)²=2(||\vec{u}||^{2}+||\vec{v}||^{2})

\frac{1}{2}[(||\vec{u}||+||\vec{v}||)²+(||\vec{u}||-||\vec{v}||)²]=\frac{1}{2}.2(||\vec{u}||^{2}+||\vec{v}||^{2})=
 \\ (||\vec{u}||^{2}+||\vec{v}||^{2})

non?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 17:19

Ah oui je n'avais pas compris comme ça quand vous aviez dit de multiplier tout par 1/2 merci

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 15-05-16 à 17:22

pour la suite, quand je dois déduire je peux dire que AB est associé a u par exemple ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 15-05-16 à 19:10

Oui sarah , c'est ce qu'il faut voir.

Dans la formule du 1), qui s'appelle l'identité du parallélogramme, les vecteurs \vec{u} et \vec{v} sont quelconques.

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 10:56

Donc est ce que je peux dire soit norme vecteur u^2 associé a AB^2 et norme vecteur v^2 associé a AD^2. Par relation, norme vecteur u+v ^2 = AB^2+AD^2
                                                                                                                              = AC^2

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 11:56

Il suffit d'écrire en remplaçant :

||\vec{AB}||^2+||\vec{AD}|^2=\dfrac{1}{2}\big(||\vec{AB}+\vec{AD}||^2+||\vec{AB}-\vec{AD}||^2\big)

Puisque ABCD est un parallélogramme, \vec{AB}+\vec{AD} se simplifie (règle du parallélogramme) ainsi que \vec{AB}-\vec{AD} (il faut écrire ça autrement).

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 12:21

Ah oui d'accord pour la suite j'ai trouvé ça quand on me demande de démontrer :
vecteur AB^2+ vecteur AD^2 = 1/2 (AC^2 + BD^2)
je multiplie tout par 2
vecteur AB^2 + vecteur AB^2+ vecteur AD^2+ vecteur AD^2 = AC^2 + BD^2
Or dans un parallélogramme, les côtés opposées sont parallèles.
donc AB^2 = CD^2 et AD^2= BC^2
\Rightarrow
vecteur AB^2 + vecteur  BC^2 + vecteur  CD^2 + vecteur AD^2 = AC^2 + BD^2

Est ce que ma démonstration est bonne ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 12:29

Tu veux démontrer :

Citation :
vecteur AB^2+ vecteur AD^2 = 1/2 (AC^2 + BD^2)


et tu arrives à  :

Citation :
vecteur AB^2 + vecteur  BC^2 + vecteur  CD^2 + vecteur AD^2 = AC^2 + BD^2


Donc tu n'as pas démontré ce qu'on voulait

De plus, dans ton raisonnement, ce n'est pas le fait que les côtés opposés soient parallèles qui est utile ici, mais que les côtés soient égaux deux à deux, et donc que la norme des vecteurs opposés deux à deux soient égaux.

Mais bon, dans le parallélogramme ABCD, d'après la règle du parallélogramme justement, à qui est égale \vec{AB}+\vec{AD} ? Fais un dessin, ça aide !

Ensuite, \vec{AB}|-\vec{AD}=\vec{AB}+\vec{DA}=\vec{DA}+\vec{AB}=...

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 12:47

Donc si je continue votre égalité,  \vec{AB}|-\vec{AD}=\vec{AB}+\vec{DA}=\vec{DA}+\vec{AB}=\vec{AC}.
Et pour obtenir \vec{BD} est ce qu'on peut dire que les diagonales se coupent en leurs milieux donc elles sont égales et que la norme des vecteurs opposées deux à deux sont égaux ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 12:59

Tu fais compliqué ^^

Oui, c'est bien la relation de Chasles.

Donc \vec{AB}-\vec{AD}=\vec{AB}+\vec{DA}=\vec{DA}+\vec{AB}=\vec{DB}

Donc ||\vec{AB}-\vec{AD}||^2=||\vec{DB}||^2=||\vec{BD}||^2=BD^2 (*)

Il faut que tu regardes ce dont tu as besoin dans la formule que tu veux prouver.

Pour l'autre, par la règle du parallélogramme :

\vec{AB}+\vec{AD}=\vec{AC}

Donc ||\vec{AB}+\vec{AD}||^2=||\vec{AC} ||^2=AC^2 (**)

Il n'y a plus qu'à remplacer les résultats trouvés lignes (*) et (**).

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 13:06

Un schéma si tu ne vois pas la règle du parallélogramme :

produit scalaire

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 13:11

Je suis désolée mais je me suis un peu embrouillée et mal exprimée, enfaite je voulais démontrer AB^2+ BC^2 + CD^2 + DA^2 = AC^2+ BD^2. Donc est ce que mon ancienne démonstration est à peu près correcte ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 13:18

Oui, c'est bon. Fais juste attention qu'on invoque l'égalité des longueurs des côtés opposés deux à deux.

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 13:23

D'accord merci. pour le 3) j'ai appliqué la formule suivante : AB^2+  AD^2 = 1/2 (AC^2 + BD^2)
et j'ai trouvé que AD = racine de 27 et par conséquent comme les cotés sont égaux deux à deux AD = BD donc BD= racine de 27

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 13:39

Regarde le schéma : on n'a pas AD=BD, mais AD=BC.

On ne te donne pas la longueur BD ? On ne te donne que deux longueurs ?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 13:42

Ah oui pardon je me suis trompé en recopiant c'est bien BC

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 13:47

Et comment tu te débarrasses de la longueur BD ?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 13:55

J'ai dis que la longueur BD est égale à 6 comme comme AC

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:06

Ah non, ça ne va pas. Si les diagonales ont même longueur, alors ABCD est un rectangle, et inversement.
Or, on ne précise rien de spécial sur ABCD ...

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:09

Ah il ne peux pas avoir les mêmes longueurs ? Donc la comment je peux savoir la mesure de BD ? pour pouvoir trouver BC ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:13

C'est l'énoncé exact ? Il ne manque pas une longueur, un angle ? Rien de précisé sur ABCD ?

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:16

Non c'est l'énoncé exacte rien ne manque

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:17

Ok, je ne vois pas pour l'instant ...

Passons à la question 4) en attendant

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:23

Pour la 4), j'ai appliqué la même formule que plus haut : AB^2+  AD^2 = 1/2 (AC^2 + BD^2). j'ai remplacé AB par 4, AD par 4 et AC par 5. et je trouve que BD = racine de 39

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:25

Lorsque que j'ai remplacé mes resultats obtenue pour la 3) dans la formule AB^2 + BC^2+ CD^2+ DA^2= AC^2+BD^2 je trouve le même résultat des deux cotés de l'égalité donc mon résultat est juste non ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:27



Il manque une donnée pour la 3).

De toute façon, avec deux longueurs, tu ne peux même pas définir un triangle : il te faut la troisième longueur ou l'angle entre AB et AC.

...

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:31

Pour la 4) c'est bon ?

Posté par
Iderden
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:32

Le devrait te mettre sur la voie ... :=)

Posté par
sarah974
re : produit scalaire 16-05-16 à 14:39

D'accord merci beaucoup pour votre aide précieuse  

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