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Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médiane

Posté par
fannyperreux
27-03-09 à 20:23

Bonsoir,
J'ai deux problèmes distincts à vous soumettre.
Le premier concerne la notion de produit scalaire dans l'espace et l'autre la résolution d'un système de trois équations à trois inconnues permettant de trouver l'intersection de trois plans non confondus de l'espace.

1) D'abord, voici l'énoncé de l'exercice :
On considère deux points A et D de l'espace et on désigne I le milieu du segment (AD) (il n'y pas de touches "crochets" sur cet ordinateur, désolée c'est bien un segment).
Démontrer que pour tout point M de l'espace :
MD.MA = MI2 - IA2
Ma démonstration prenant plus d'une page et se perdant dans une utilisation abusive du théorème de Chasles, j'aimerais savoir qu'elle serait le raisonnement à suivre le mieux adapté pour démontrer cette proposition.

2) On me demande de déterminer l'intersection de trois plans (P), (Q) et (ABC) d'équations cartésiennes respectives :
(P) : x + 2y - z - 4 = 0
(Q) : 2x + 3y - 2z - 5 = 0
(ABC) : 2x + y - z - 3 = 0
Je trouve que l'intersection de ces trois plans est un point de coordonnées (-6; 3; -4), je doute de ce résultat car j'avoue avoir un peu de mal avec ce système à trois inconnues.

Je vous remercie d'avance du temps que vous consacrerez à m'aider, merci.

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 20:27


MD.MA
= (MI + ID) . (MI + IA)
= (MI - IA) . (MI + IA)
= ............ identité remarquable ?

...

Posté par
littleguy
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 20:28

Bonjour

\vec{MD}.\vec{MA}=(\vec{MI}+\vec{ID}).(\vec{MI}+\vec{IA})

donc

\vec{MD}.\vec{MA}=(\vec{MI}-\vec{IA}).(\vec{MI}+\vec{IA})=\vec{MI}^2-\vec{IA}^2 =MI^2-IA^2

Posté par
littleguy
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 20:28

Bonsoir pgeod

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 20:37

bonsoir littleguy
...

Posté par
fannyperreux
Merci 27-03-09 à 20:41

Décidemment le démarrage du chapitre sur le géométrie dans l'espace ne me reussit pas du tout
Merci beaucoup pour votre aide , je montrerai quand même ma démontration d'une bonne page à mon prof ça le fera sourire ,

J'aimerais savoir aussi comment à partir de l'équation paramétrique d'une droite orthogonale à un plan (ABC) passant par un point D de l'espace dont les coordonnées sont connus, on peut en déduire les coordonnées du point H,  projeté orthogonal de D sur le plan (ABC) ?

Pourriez vous m'aider pour ma deuxième question s'il-vous-plait dont je rappelle le contenu :
On me demande de déterminer l'intersection de trois plans (P), (Q) et (ABC) d'équations cartésiennes respectives :
(P) : x + 2y - z - 4 = 0
(Q) : 2x + 3y - 2z - 5 = 0
(ABC) : 2x + y - z - 3 = 0
Je trouve que l'intersection de ces trois plans est un point de coordonnées (-6; 3; -4), je doute de ce résultat car j'avoue avoir un peu de mal avec ce système à trois inconnues.

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 20:50


pour te contrôler, tu remplaces x par -6, y par 3 et z par -4
dans chacune des trois équations de départ.

les trois relations doivent être vérifées.

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 21:04

Très bien, merci
Alors,
-6 + 2*3 + 4 -4 = 0 en effet
2*(-6) + 3*3 - 2*(-4) - 5 = - 12 + 9 + 8 -5 = - 17 + 17 = 0 en effet
2*(-6) + 3 + 4 - 3 = -8 ah ...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 21:08

En attendant que je revois l'ensemble de ma résolution du système des 3 équations cartésiennes de plan à 3 inconnus,
pourriez-vous s'il-vous-plait m'indiquer quel raisonnement suivre pour savoir comment à partir de l'équation paramétrique d'une droite orthogonale à un plan (ABC) passant par un point D de l'espace dont les coordonnées sont connus, on peut en déduire les coordonnées du point H,  projeté orthogonal de D sur le plan (ABC) ?

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 21:09


donc le triplet  (-6; 3; -4) n'est pas la solution.

recommence ta résolution..

...

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 21:15


Le point H recherché appartient, à la fois, à la droite et au plan.

Dans l'équation du plan, on remplace x, y et z par les
coordonnées paramétriques d'un point de la droite;
on en déduit la valeur du paramètre t qu'on réutilise
dans l'équation paramétrique de la droite pour en déduire xH, yH et zH

On ferait de même si la droite était quelconque.

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 21:26

ça va bien faire trois fois que je recommence ma résolution mais étant donné que j'ai des lacunes concernant la méthode résolution d'un système de trois équations à trois inconnues je retombe toujours sur le même résultat ...

Merci beaucoup de m'aider, j'adore les maths mais j'avoue avoir des lacunes en géométrie et ça m'embète vraiment je pensais pas ètre aussi mauvaise... En tout cas merci

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 27-03-09 à 21:34


(P) : x + 2y - z - 4 = 0
(Q) : 2x + 3y - 2z - 5 = 0
(ABC) : 2x + y - z - 3 = 0

(Q) - (ABC) : 2y - z = 2
(Q) - 2(P)  : -y = -3

d'où y = 3; z = 4
puis avec (P), (Q) ou (ABC) x = 2

solution (2; 3; 4)

...

Posté par
fannyperreux
Merci 27-03-09 à 22:31

Merci beaucoup, vraiment ça m'a vraiment servit c'est très généreux de votre part. Bonsoir.

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 13:27

Posté par
fannyperreux
Autres problèmes 28-03-09 à 14:10

J'ai entièrement terminé le premier exercice et ça semble cohérent donc encore merci

Par contre, le deuxième exercice me pose encore deux petits problèmes...

1) On considère deux points A et D de l'espace et on désigne I le milieu du segment (AD) (il n'y pas de touches "crochets" sur cet ordinateur, désolée c'est bien un segment).
J'ai, grâce à votre aide notamment, réussit à démontrer que pour tout point M de l'espace :
MD.MA = MI2 - IA2

On me demande ensuite d'en déduire l'ensemble (E) des points M de l'espace, tels que :
MD.MA = 0

Voici ma démonstration :
MD.MA = 0 équivaut à l'ensemble (E)des points M appartenant à la médiane passant par le milieu I du segment et perpendiculaire à ce segment.

J'aimerais avoir votre avis sur ma démonstration car malgré son apparence logique, j'ai quand même un doute.

2) On me demande à la dernière question de démontrer que le point H, projeté orthogonal de D(-5;0;1) sur le plan (ABC), appartient à l'ensemble (E).
Je vous rappelle l'équation paramétrique de la droite passant par D et donc par H, orthogonale au plan (ABC) :
x = - 5 + 4t
y = 2t            , t appartenant à R
z = 1 + 3t
Je vous rappelle l'équation cartésienne du plan (ABC) :
4x + 2y + 3z - 12 = 0

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 14:15


la 1/ est fausse.

on vient de démonter que : MD.MA = MI² - IA²

On demande ensuite d'en déduire l'ensemble (E) des points M de l'espace, tels que : MD.MA = 0

......... avec vecteurs
MD.MA = 0
<=> MI² - IA² = 0
<=> MI² = IA²
......... sans vecteur
<=> MI² = IA²
<=> MI = IA

Et ce n'est pas la médiane passant par le milieu I du segment et perpendiculaire à ce segment.!!

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 14:30

Ah ... décidemment ... Je désespère J'ai vraiment du mal à comprendre tout ça ... Merci de m'aider (j'espère que je vais pas accumuler trop de lacunes pour l'année prochaine mais j'avoue que je commence à avoir peur, tout ce que je fais est faux ... )

Donc, si j'ai bien compris pour démontrer que le point H appartient à l'ensemble (E), il faut que je calcule les longueurs HI et IA pour ainsi déterminer si HI = IA ?

J'aurais une dernière question (promis ), est-il possible de déterminer l'équation d'une droite à partir d'une représentation paramétrique de cette même droite ... ?

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 14:35


Ne mélangeons pas les questions.

As-tu répondu à la question 1/ ? déduire l'ensemble (E) des points M

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 15:53

Désolée, j'ai fait une pause avec de la physique mais je reviens sur les maths.

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 16:20

Je trouve que l'ensemble des points (E) est le cercle de centre I et de rayon r = IA
Mais ... est-ce-juste ?

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 18:45

Si je considère que mon raisonnement est juste et que l'ensemble (E) des points M est le cercle de centre I et de rayon r = IA; pour démontrer que le point H appartient à l'ensemble (E), il faut que je calcule les longueurs HI et IA pour ainsi déterminer si HI = IA ? ?

J'aurais une dernière question (promis , est-il possible de déterminer l'équation d'une droite à partir d'une représentation paramétrique de cette même droite ... ?

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 19:29

Citation :
Je trouve que l'ensemble des points (E) est le cercle de centre I et de rayon r = IA
Mais ... est-ce-juste ?
c'est juste

Citation :
Si je considère que mon raisonnement est juste et que l'ensemble (E) des points M est le cercle de centre I et de rayon r = IA; pour démontrer que le point H appartient à l'ensemble (E), il faut que je calcule les longueurs HI et IA pour ainsi déterminer si HI = IA ? ?
oui, c'est une solution.
l'autre solution consiste à montrer que HD.HA = 0

Citation :
J'aurais une dernière question (promis , est-il possible de déterminer l'équation d'une droite à partir d'une représentation paramétrique de cette même droite ... ?

Dans l'espace, une droite ne peut pas être défine par une seule équation cartésienne.
Elle peut l'être par 2 équations cartésiennes de plan, comme intersection de ces deux plans.
Il est donc plus simple d'utiliser une représentation paramétrique.

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 28-03-09 à 21:58

Oh la la, j'en ait marre, je ne sais rien faire en géométrie c'est une catastrophe, je ne sais même pas trouver les coordonnées de I le milieu du segment [AD] ( A(3;0;0) , D(-5;0;1) )

Dans l'exercice 2, je n'ai pas non plus réussit à trouver le distance du point A(1;1;0) à la droite (D) donc on ne connait que l'équation paramétrique :
x = - 2 + t
y = 3            , t appartenant à R
z = t

Merci beaucoup pour votre aide, elle m'est très instructive,
Bonsoir

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 11:54

Pourriez-vous m'aider à démontrer que le point H appartient à l'ensemble (E), je n'y arrive pas...

Et pour calculer la distance du point A(1;1;0) à la droite (D) donc on ne connait que l'équation paramétrique :
x = - 2 + t
y = 3            , t appartenant à R
z = t
quel est le raisonnement à suivre.
Merci pour votre aide, il ne me manque plus qu'à résoudre ces deux questions puis j'en aurait finit avec ces exercices

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 12:00


Avant de démontrer que le point H appartient à l'ensemble (E), il faut trouver H.
Quelles sont les coordonnées de H ? (voir Posté le 27-03-09 à 21:15)

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 13:09

J'ai trouvé H(-121;-58;-86)
xh = - 5 - 116 = -121
yh = - 58
zh = 1 - 87 = -86
Le point H étant le projeté orthogonal de D(-5;0;1) sur le plan (ABC).
Je vous rappelle l'équation paramétrique de la droite passant par D et donc par H, orthogonale au plan (ABC) :
x = - 5 + 4t
y = 2t            , t appartenant à R
z = 1 + 3t
Je vous rappelle l'équation cartésienne du plan (ABC) :
4x + 2y + 3z - 12 = 0
Les coordonnées de H sont-elles justes ?

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 15:55


c'est faux.

H appartient à la droite :

xh = - 5 + 4t
yh = 2t    
zh = 1 + 3t

H appartient au plan (ABC) :

4xh + 2yh + 3zh - 12 = 0
<=> 4(- 5 + 4t) + 2(2t) + 3(1 + 3t) - 12 = 0
<=> t = ??

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 18:39

J'avais mal compris, maintenant je trouve H(-9;-2;-2), est-ce-juste ?

Il ne me reste plus qu'à trouver les coordonnées du point I milieu de [AD], A(3;0;0) et D(-5;0;1) pour démontrer que H appartient à l'ensemble (E) (donc démontrer que HI = IA par exemple) pour terminer le premier exercice;

et calculer la distance du point A(1;1;0) à la droite (D) donc on ne connait que l'équation paramétrique :
x = - 2 + t
y = 3            , t appartenant à R
z = t
pour terminer le second exercice.

Pourriez vous m'expliquer s'il-vous-plait, quel est le raisonnement à suivre pour trouver les coordonnées du point I milieu de [AD] d'une part, et d'autre part comment calculer la distance du point A(1;1;0) à la droite (D).

Je vous remercie beaucoup du temps que vous consacrez à m'aider.

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 19:03

Citation :
J'avais mal compris, maintenant je trouve H(-9;-2;-2), est-ce-juste ?
non

c'est t = 1 (et non t = -1)

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 19:52

Oups, je commence à fatiguer... Je fais trop de choses en même temps, on part en voyage le 6 Avril donc cette semaine on a pas mal de boulot et je ne sais plus où donner de la tête

je trouve H(-1;2;4), est-ce-juste ?

Pourriez vous m'expliquer s'il-vous-plait, quel est le raisonnement à suivre pour trouver les coordonnées du point I milieu de [AD] d'une part, et d'autre part comment calculer la distance du point A(1;1;0) à la droite (D).

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 19:57

Citation :
je trouve H(-1;2;4), est-ce-juste ?

oui, c'est bon.
Citation :
pour trouver les coordonnées du point I milieu de [AD]

xI = 1/2 (xA + xD)
yI = 1/2 (yA + yD)
zI = 1/2 (zA + zD)

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 20:34

Et pour calculer la distance du point A(1;1;0) à la droite (D) donc on ne connait que l'équation paramétrique :
x = - 2 + t
y = 3            , t appartenant à R
z = t
quel est le raisonnement à suivre, s'il-vous-plait?

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 20:48

Au fait je trouve IA = 2 fois racine carrée de ( 16 + 1/4 ) ...
Rappel : I(-1;0;0.5) et A(3;0;0)

Et je trouve HI = racine carrée de ( 4 + 49/4 ) ...
Rappel : H(-1;2:4)

Donc, HI différent de IA donc H ne fait pas partie du cercle de centre I et de rayon AI ( l'ensemble noté (E) )...

Est-ce-juste?

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 21:16


I(-1;0;0.5) et A(3;0;0) => IA² = 4² + (1/2)² = 65/4

I(-1;0;0.5) et H(-1;2:4)=> IH² = 2² + (4 - 1/2)² = 65/4

alors ?

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 21:21


Oui. Merci beaucoup

Et pour calculer la distance du point A(1;1;0) à la droite (D) donc on ne connait que l'équation paramétrique :
x = - 2 + t
y = 3            , t appartenant à R
z = t
quel est le raisonnement à suivre, s'il-vous-plait?

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 21:39


raisonement à suivre :

1 - déterminer le point K qui est le projeté orthogonal de A sur (D);
2 - calculer la distance de A à K.

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 21:53

Je comprend rien ... C'est le contraire de la question de l'autre exercice; c'est plus le projeté d'un point d'une droite sur un plan, c'est le projété d'un point du plan sur une droite donc je peux même pas utiliser le raisonnement que j'ai à peu près compris ... C'est jamais pareil, ça me dépasse totalement, je n'ait aucune idée ...
Pourriez vous détailler la démarche à suivre s'il-vous-plait ...

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 22:24

c'est à peu près le même raisonnement. tu vas voir.

1 - déterminer le point K qui est le projeté orthogonal de A(1;1;0) sur (D);

Ce point K appartient à la fois à la droite (D) et à la fois au plan (P)
orthogonal à (D) passant par A.

ce plan (P) orthogonal à (D) passant par A est défini par
l'expression : AK . U = 0 avec U(1; 0; 1) vecteur directeur de (D)
soit donc : (x - 1) + z = 0 (<< forme xx' + yy' + zz' = 0)

le problème se ramène donc, comme dans l'exercice précédent, à trouver
l'intersection du plan (P) : x + z = 1 et de la droite (D)
connue par son équation paramétrique :

x = - 2 + t
y = 3            , t appartenant à R
z = t

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 22:45

Je ne comprend pas comment on trouve ça : "Ce point K appartient à la fois à la droite (D) et à la fois au plan (P) orthogonal à (D) passant par A."

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 22:46


(AK) est bien une droite perpendiculaire à (D),
elle appartient donc au plan (P) perpendiculaire à (D).

..

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 23:14

Ah ok c'est un plan que l'on créer en quelque sorte ... Je comprend, d'accord.
Je trouve K(-1/2;3;3/2), est-ce-juste s'il-vous-plait?

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 29-03-09 à 23:25

Je trouve ensuite AK = racine de 17 sur 2. Est-ce juste?
AK est donc la distance de A à la droite (D)?
J'arrète les maths pour aujourd'hui, bonsoir.

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 30-03-09 à 18:33


c'est juste pour K
c'est juste pour AK

...

Posté par
fannyperreux
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 30-03-09 à 22:34

Super ! J'ai donc finit
Merci beaucoup pour votre aide. Bonne soirée.

Posté par
pgeod
re : Démontrer une formule du cours sur le théorème de la médian 31-03-09 à 19:27



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