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demonstration d'égalité

Posté par
Nonorigolo
07-03-21 à 10:50

Bonjour, voici un exercice que je n'arrive pas à résoudre,
1) Démontrer l'égalité : u.v=1/4(||u+v||²-||u-v||²)
2)On considère le parallélogramme ABCD avec AC=7 et BD =4.
a)En utilisant l'égalité de la question 1) démontrer que :
AB.BC=1/4(AC²-||AB-BC||²)
b) En déduire AB.BC

Pour l'instant je suis bloqué à la 1) je ne comprend pas comment la démontrer, je sais qu'il s'agit d'une identité de polarisation, mais ça ne m'en dit pas plus. Pourriez-vous m'aider, merci d'avance et bonne journée.

demonstration d\'égalité

Posté par
pgeod
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 10:52

Développe : ||u+v||² = (u+v)² = ...

Posté par
malou Webmaster
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 10:54

Bonjour

AB²=\vec{AB}²=||\vec{AB}||²



edit >bonjour pgeod

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 10:54

Bonjour

\|u+v\|^2=\|u\|^2+\|v\|^2+2 u\cdot v on écrit \|u-v\|^2 et on soustrait

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 10:56

Bonjour à tous

Bonne journée

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 12:26

pgeod (u+v)²= (u+v).(u+v) ?

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 12:33

hekla Désolé je n'ai pas bien compris

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 12:41

J'ai donné le résultat que pgeod vous demandait

\|u+v\|^2=(u+v)\cdot (u+v) Vous développez le produit scalaire

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 12:52

donc le résultat de ||u+v||² est ||u||²+||v||²+2u ?
Pourriez vous me l'expliquer s'il vous plaît

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 13:09

Je n'ai pas écrit cela  le dernier terme est 2u\cdot v

Propriété du produit scalaire u\cdot(v+w)=u\cdot v+u\cdot w

Cela ressemble à la double distributivité.

(u+v)\cdot (u+v)=u \cdot u +u \cdot v+ u \cdot v +v \cdot v =u^2+2u\cdot v+v^2

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 17:14

Ah d'accord, je crois que je comprend rien à cet exercie, j'ai beaucoup de mal à comprendre

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 07-03-21 à 17:50

Qu'est-ce que vous ne comprenez pas ?

(u-v)\cdot (u-v)=u \cdot u -u \cdot v- u \cdot v +v \cdot v =u^2-2u\cdot v+v^2

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 10:08

C'est donc une identité remarquable ?

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 10:12

Donc pour ||u-v||^2=
u.u-u.v-u.v-v.v= u^2-2u.v+v^2 ?

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 10:18

Je dois donc après faire
(u^2+2u.v+v^2)-(u^2-2u.v+v^2)
= 4u.v ?
On a un 4 comme dans la formule il y a 1/4 je pense qu'il y a un lien non ?

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 10:19

Est-ce que je dois passer le 4 à droite
De sorte à ce que j'obtienne u.v=1/4(||u+v||^2-||u-v||^2) ?

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 12:35

On ne passe ni à droite ni à gauche
  soit on multiplie par l'inverse de 4 soit { \color[RGB]{127,0,255}\text{on divise par 4}} les deux membres de l'égalité.
Si vous écriviez ce qui l'y a juste avant à chaque fois,  vous verriez immédiatement le lien.

\|u+v\|^2=(u+v)\cdot (u+v)=u^2-2u\cdot v+v^2

\|u-v\|^2=(u-v)\cdot (u-v)=u^2-2u\cdot v+v^2

On effectue la différence

\|u+v\|^2-\|u+v\|^2=4u \cdot v

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 12:50

Mais du coup je fais quoi du quatre puisque je dois trouver u.v

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 13:57

Comme je vous l'ai dit  on multiplie  les deux membres par l'inverse 4, c'est-à-dire  \dfrac{1}{4} ou on divise par 4,   mais on ne dit pas qu'il change de côté

4u \cdot v=\|u+v\|^2-\|u+v\|^2

  \left(\dfrac{1}{4}\times 4 \right) u\cdot v= \dfrac{1}{4}\left(\|u+v\|^2-\|u+v\|^2\right)

u\cdot v= \dfrac{1}{4}\left(\|u+v\|^2-\|u+v\|^2\right)

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 17:09

Ah d'accord je comprend maintenant

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 17:09

Donc à présent j'ai la démonstration, merci beaucoup d'ailleurs

Mais je ne comprend pas la 2)a)
Car je ne vois aucun lien

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 17:19

En utilisant la relation de Chasles on a \vec{AC}=\vec{AB}+\vec{BC}

Que vaut alors \|\vec{AB}+\vec{BC}\|^2-\|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2 ?

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 18:01

C'est avec les identités remarquables ?

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 18:04

(AB^2+2*AB*BC+BC^2)-(AB^2-2*AB*BC+BC^2)

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 18:07

On trouve 4*AB.BC  ?

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 18:45

Il n'y a qu'à appliquer ce que vous avez montré à la question précédente

\|\underbrace{\vec{AB}}_{u}+\underbrace{\vec{BC}}_{v}\|^2-\|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 18:53

Ah d'accord donc on trouve bien la formule de base
Mais je ne sais pas comment en déduire AB.BC
J'ai quelques pistes mais je ne suis pas sûr

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 19:13

Vous venez de montrer que \vec{AB}\cdot \vec{BC}=\dfrac{1}{4}\left( \|\vec{AB}+\vec{BC}\|^2-\|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2\right)

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 19:35

Euh j'avoue que je vois pas trop  
Je connais AC est-ce que ça m'aide ?

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 19:43

Évidemment car

\vec{AB}\cdot \vec{BC}=\dfrac{1}{4}\left( \|\vec{AC}\|^2-\|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2\right)

Utilisez la relation de Chasles pour écrire autrement \vec{AB}-\vec{BC}

Il y a deux éléments des hypothèses que vous n'avez pas utilisés

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 19:44

Je vais essayer ça merci

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 13-03-21 à 19:59

Vous pouvez faire des propositions si vous avez quelques difficultés
De rien

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 10:14

N'ayant pas encore travaillé cette relation je suis complètement bloqué, dois-je décomposer les vecteurs ?

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 10:15

Est-ce que je dois rajouter un point au milieu de la figure
AB-BC=AI ?

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 10:28

Les deux éléments dont vous ne vous êtes pas servi sont : ABCD est un parallélogramme  et BD=4

Remplacez -\vec{CB} ou \vec{CB} par un autre vecteur

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 10:35

CB = DB ?

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 10:38

Je suis perdue vraiment désolé

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 10:47

Non ABCD étant un parallélogramme

\vec{CB}=\vec{?}

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 10:47

DA ?

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 10:55

Évidemment

Maintenant  on change l'ordre des vecteurs et relation de Chasles

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:00

L'ordre des vecteurs ? C'est à dire DA=CB, je n'ai pas trop compris, ou est-ce que c'est avec AB et BC

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:12

Au départ on a \vec{AB}-\vec{BC}, on remplace -\vec{BC} par  \vec {DA}, on se retrouve donc avec \vec{AB}+\vec{DA}

Avec cette dernière égalité, on veut appliquer la relation de Chasles.

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:21

D'accord, pourriez vous m'expliquer la relation de Chasles si ça ne vous embête pas, s'il vous plaît, car j'ai regardé sur des sites, des leçons, mais je n'arrive pas à saisir

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:28

C'est la définition de la somme de deux vecteurs

On a un vecteur \vec{u} dont un représentant est  \vec{AB}

et un vecteur \vec{v} dont un représentant est \vec{BC}

On appelle vecteur somme de  \vec{u} et de \vec{v} le vecteur \vec{w} dont un représentant est le vecteur \vec{AC}

\vec{AB}+\vec{BC}=\vec{AC} (Relation de Chasles)


Pour revenir à nos moutons \vec{AB}+\vec{DA}=

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:35

Vous pouvez regarder cette fiche :
Vecteurs et Repérages

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:36

Ah je vois mieux merci

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:39

Du coup AB+DA=AC ?

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:52

Non  \vec{AB}+\vec{DA}=\vec{DA}+\vec{AB}=

Posté par
Nonorigolo
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:55

On a donc inversé les vecteurs ?

Posté par
hekla
re : demonstration d'égalité 14-03-21 à 11:57

Non  seulement changer l'ordre   de même  que 3+2=2+3

On les range comme cela nous intéresse.  On peut aussi le faire mentalement.

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