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Calcul vectoriel et barycentres

Posté par
blackshadow
01-05-11 à 14:28

Bonjour à tous, voila j'ai un exercice sur les barycentres qui me pose quelques problèmes. Le cours sur les barycentres étant assez frais dans ma tête je pense que mon principal problème est avant tous la formulation des questions...

Voila le sujet:

Soit trois points de l'espace non alignés A,B,C et soit k un réel de l'intervalle [-1;1]. On note Gk le barycentre du système:
{(A,k²+1);(B,k);(C,-k)}

1) Quelle est la masse totale du système? En déduire que pour tout réel k, le système admet un unique barycentre Gk.

La j'additionne les masses de chaques points soit: (k²+1)+k-k= k²+1. La masse totale du système est k²+1. Ainsi, le système admet un unique barycentre Gk de valeur k²+1 (car k²+10 car un carré est strictement positif).

2) Représenter les points A,B,C le milieu I de [BC] et construire les points G1 et G-1.

Pour la représentation faut-il prendre une valeur pour k? Sinon je ne vois pas comment on peut établir une représentation avec une inconnue dans les masses des différent points...
Pour G1 et G-1 je reprends la question précédente avec k²+1 la valeur du barycentre Gk et je remplace les valeurs ce qui me donne G1 qui vaut 2 et la même valeur pour G-1.
Le problème c'est que je ne comprends pas le principe de la représentation graphique des barycentres car on ne l'a pas encore abordé en cours. Quoi qu'il en soit je dois traiter la question donc quelques explications seraient les bienvenues! Merci d'avance

3) Montrer que pour tout réel k de l'intervalle [-1;1] on a l'égalité AG(vecteur)k= (-k)/(k²+1) BC(vecteur)

La pas de soucis, une application toute simple du cours où on reprend la démonstration et on arrive au résultat demandé.

4) Etablir sur [-1;1] le tableau de variation de la fonction f(x)= (-x)/(x+1)

On calcul la dérivée qui vaut (-x²+2x-1)/(x²+1)
Pour (x²+1) on le laisse sous forme de carré car on sait qu'il est strictement positif
Pour -x²+2x-1 on calcul le delta et on trouve 0
On cherche donc x0 avec la formule x0=(-b)/(2a) ce qui fait 1
Petit tableau de signe avec la dérivée ce qui montre qu'elle est strictement négative sur l'intervalle [-1;1]
Puis, tableau de variation de f(x) ce qui montre que la fonction décroit strictement sur le même intervalle.
(eventuellement calculer f(-1) et f(1) pour donner les valeurs encadrantes ??)

5)En déduire l'ensemble des points Gk lorsque k parcourt [-1;1]

Je ne comprends pas bien la question.. faut-il tout simplement dire que lorsque k parcourt cet intervalle l'ensemble des points Gk décroit?


Voila où j'en suis! Merci d'avance pour quelques conseils !

Posté par
blackshadow
re : Calcul vectoriel et barycentres 01-05-11 à 18:38

Je fais une petite relance car je n'ai toujours pas obtenu de réponses.. SVP quelques pistes seraient les bienvenues

Posté par
Priam
re : Calcul vectoriel et barycentres 01-05-11 à 18:42

2) Je me demande pourquoi l'énoncé dit "trois points de l'espace". S'ils sont non alignés, ils définissent un plan et leur barycentre G est dans ce plan. Tu peux donc faire une figure plane et raisonner dans ce plan.
Tu peux placer les trois points n'importe où, mais de manière à faire une figure claire. La valeur de  k  n'intervient pas sur leur position.
Le point G1 est barycentre de (A,2),(B,1),(C,-1). Par ailleurs, on a  I bar (B,1),(C,1).
On peut écrire  G1 bar (A,2),((B,1),(C,1)(C,-2), ou encore (A,2),(I,2),(C,-2).
Tu peux maintenant créer le point J milieu du segment AI et remplacer de même les points A et I par leur isobarycentre.
Finalement, G1 apparaîtra comme barycentre des deux points J et C, ce qui permet sa construction.

Posté par
blackshadow
re : Calcul vectoriel et barycentres 01-05-11 à 21:04

Je ne suis pas sur de comprendre. Donc pour placer mes points A,B et C je pars sur une figure plane et j'ai place les points indépendaments les uns des autres (Que faut-il entendre par "figure "?)
Je suis OK pour le point I et pour le point G1 j'ai compris la démarche .
Donc si j'ai crée le point J milieu de AI on a J bar (A,1)(I,1) c'est bien ca?
Cependant je ne comprends pas pourquoi on peut remplacer les points A et I par leur isobarycentre (en d'autre terme J ?) Pareil pour le fait qu'il apparaisse comme le barycentre des points J et C.
Pour déterminer G1 on ne pourrait pas plutôt appliquer directement la formule qui donne 2G1A+G1B-G1C=0 ?? Ou alors avec 2G1A+2G1I-2G1C=0 ??
Cependant j'arrive a deux resultats différents... respectivement AG1= AI+1/2CA et AG1=AI+CA ...

Posté par
Priam
re : Calcul vectoriel et barycentres 02-05-11 à 09:31

Soit G le barycentre des points (A,a), (B,b), et (C,c). On a donc la relation vectorielle  aGA + bGB + cGC = 0   (1) .
Soit H le barycentre des points (B,b) et (C,c) et M un point quelconque. On peut écrire  bMB + cMC = (b + c)MH.
Si on choisit le point G pour point M, on a   bGB + cGC = (b + c)GH.
Par substitution dans la relation (1), on obtient   aGA + (b + c)GH = 0 , soit  G bar (A,a),(H, b+c).
Les points (B,b) et (C,c) ont donc été remplacés par leur barycentre H affecté du coefficient (b + c).



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