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Dm produits scalaires

Posté par
Charlette
02-03-21 à 10:40

Bonjour, j'ai un dm sur les produits scalaires et je bloque sérieusement sur un exercice, le voilà :
1) Démontrer l'égalité :
u.v=1/4(||u+v||[/sup]-||u.v||[/sup])
2) on considère le parallélogramme ABCD avec AC=7 et BD=4 (se sont les diagonales)
2a) en utilisant l'égalité de la question 1) démontrer que :
AB.BC=1/4(AC[/sup]-||AB-CB||[sup])
2b) en déduire AB.BC

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 10:42

Charlette
Mon sujet ne sait pas écrit correctement :
1) u.v=1/4(||u+v||carre - ||u-v||carre)
2a) AB.BC= 1/4(ACcarre - ||AB-CB||carre)

Posté par
Priam
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 10:52

Bonjour,
1) Développe (u + v)² et (u - v)² .

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 11:08

J'obtiens :
(U+v)^2 = u^2 + 2uv+v^2
(U-v)^2= u^2-2uv+v^2
Je vois pas bien en quoi ça m'aide

Posté par
Priam
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 11:23

Retranche l'une de l'autre, membre à membre, ces deux égalités.

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 11:27

Je comprends pas, vous entendez quoi par « retranche »?

Posté par
Priam
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 11:59

Exemple :
On a deux égalités  

a = b + c   (1)
d = e + f   (2)

On peut en déduire une troisième en retranchant membre à membre l'égalité (2) de l'égalité (1) :

a - d = b + c - (e + f) .

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 12:29

bonjour,

mais Charlette n'a peut être tout simplement pas tilté sur

||u+v||² = (u+v)², u et v étant des vecteurs...

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 13:04

Bonjour,
Il me semble que c'est la même chose que se soit des vecteurs ou non?
Autrement en retranchant j'ai obtenu :
(u+v)^2-(u-v)^2 = u^2+2uv+v^2 - (u^2-2uv+v^2)
Je ne pense pas avoir obtenu la bonne réponse, ça me parait un peu bizarre...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 13:07

c'était pour souligner que le (u+v)² que tu calcules
c'est le ||u+v||² de l'énoncé ...

en tout cas il faut maintenant simplifier ...

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 13:10

Ce que j'ai obtenu en retranchant était correct ? Si oui c'est cette équation qu'il faut que je simplifie je suppose ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 13:16

si ce n'était pas correct je l'aurais dit ..

oui il faut que tu simplifies (réduise) tout ça
u² - u² ça disparaît etc.
attention aux signes

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 13:35

J'ai obtenu en simplifiant :
4uv=u^2+2uv+v^2-(u^2-2uv+v^2)
4uv=-u^2+4uv+v^2 -> identité remarque
4uv=(||u+v||^2-||u+v||^2)
uv =1/4(||u+v||-||u+v||^2)

Et j'arrive du coup au résultat demandé

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 02-03-21 à 14:46

calculs incompréhensibles, faux, qui arrivent "par hasard" au bon résultat !
tu avais calculé
(u+v)² - (u-v)² = u²+2uv+v² -(u²-2uv+v²)
ça donne :
(u+v)² - (u-v)² = u² + 2uv + v² - u² + 2uv - v² (suppression des parenthèses, règle des signes)
= 4uv rien que en simplifiant et c'est tout.

ce que toi tu écris :

4uv= ... déja là c'est faux
on ne part pas de l'égalité à démontrer pour la démontrer
c'est une grave erreur de logique (pour prouver un résultat on ne commence pas par écrire qu'il est vrai !)

on part de l'un de ses membres avec comme objectif d'arriver à l'autre.

4uv=-u^2+4uv+v^2 -> identité remarque faux tu prétends que u = v ??

à la limite si on part de 4uv, tu peux écrire :

4uv = u²-u² + 4uv + v² - v² (écriture artificielle pour faire intervenir u² et v² sans que ça change quoi que ce soit, donc égalité vraie)

4uv = u² + 2uv + v² - u² + 2uv - v² réorganisation des termes pour faire apparaitre des identités remarquables
4uv = u² + 2uv + v² - (u² - 2uv+ v²) car les égalités remarquables sont avec u² et pas -u²
4uv = (u+v)² - (u-v)² = ||u+v||² - ||u-v||² terminé

mais un tel calcul est particulièrement artificiel par rapport au calcul dans l'autre sens
:
partir de (u+v)² - (u-v)², le développer/réduire pour aboutir à 4uv !

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 03-03-21 à 10:59

Merci beaucoup pour votre aide!
Concernant la question 2a) que faut il que je fasse pour démontrer que AB.BC=1/4(AC^2-||AB-CB||^2)
Sachant qu'il nous est demandé de nous aider de la question 1) mais je ne vois pas trop le rapport

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 03-03-21 à 12:05

l'énoncé est faux
AB-CB = AB+BC = AC (vecteurs)
et AC² - AC² = 0 !!

il devrait être :
AB.BC = 1/4(AC² -||AB-BC||²)
c'est directement la formule de la question d'avant car AC = AB+BC

ou ce qui revient au même :
AB.BC = 1/4(AC² -||AB + CB||²)

pour terminer la question : Chasles encore et BC = AD car parallélogramme, permettent de dire ce qu'est "AB - BC"

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 03-03-21 à 13:14

J'ai rien compris à ce que vous venez d'expliquer

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 03-03-21 à 13:32

Chasles et c'est tout
et AB.BC c'est u.v avec d'autre noms

quand on démontre une formule avec u et v elle est valable quels que soient les vecteurs u et v
par exemple u =AB et v = BC :

u.v = 1/4(||u+v||² - ||u-v||²)
AB.BC = 1/4(||AB+BC||² - ||AB-BC||²)

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 03-03-21 à 14:28

Ahhh d'accord! Donc il me suffit de développer et je tomberais sur le résultat attendu ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 03-03-21 à 14:48

si tu considères que écrire avec Chasles que AB+BC = AC s'appelle "développer, oui (et rien de plus !! QUE uniquement ça)
tu tomberas sur le résultar "attendu", mais certainement pas sur

Citation :
2a) AB.BC= 1/4(ACcarre - ||AB-CB||carre)

qui est faux.

comme je l'ai déja dit AB - CB = AB + BC = AC
et la formule copiée ici donne donc AC² - ||AC||² ce qui fait 0 et certainement pas 4AB.BC

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 03-03-21 à 15:25

Oui, j'ai compris merci!
Je vois enfin le bout de cet exercice, il me reste juste une question.
2b) En déduire AB.BC
Sachant que j'ai AC=7 et BD=4

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 03-03-21 à 15:31

avec la bonne formule pour la question 2a) AB.BC = 1/4(AC² -||AB-BC||²)

il suffit de

Citation :
pour terminer la question (2b) :
Chasles encore et BC = AD car parallélogramme, permettent de dire ce qu'est "AB - BC"
AB - BC = AB - AD = ...
(facile quand l'énoncé dit que BD doit intervenir là dedans ... )

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 11:12

Je n'ai pas compris comment je peux trouver AB.BC à partir des longueurs des diagonales (AC=7 et BD=4). J'ai aussi du mal à comprendre ce que vient faire là Chasles..

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 11:34

\vec{u}.\vec{v} = 1/4(\|\vec{u}+\vec{v}\|^2 - \|\vec{u}-\vec{v}\|^2)
simple remplacement :
\vec{AB}.\vec{BC} = 1/4(\|\vec{AB}+\vec{BC}\|^2 - \|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2)

\vec{AB} + \vec{BC} = \vec{AC} est Chasles, ce qui donne :

\vec{AB}.\vec{BC} = 1/4(\|\vec{AC}\|^2 - \|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2) = 1/4(AC^2 - \|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2)
la moitié du boulot est faite
reste à évaluer \vec{AB}-\vec{BC} pour la 2b)

et donc (déja dit) :
\vec{BC} = \vec{AD} car parallélogramme.
donc \vec{AB} - \vec{BC} = \vec{AB} - \vec{AD} = ...

et \vec{AB} - \vec{AD} se simplifie en utilisant la relation de Chasles
(et doit donner un truc avec BD vu que l'énoncé donne " BD =4")

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 11:50

AB-BC=AB-AD
AB-BC=-BA-AD
AB-BC=-BD?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 12:37

si tu veux

au plus simple c'était (avec les points sur les i)
AB-BC = AB-AD = AB+DA = DA+AB = DB

\vec{BD} = -\vec{DB} et de toute façon \|\vec{DB}\| = \|\vec{BD}\|= BD

et donc \vec{AB}.\vec{BC} = ??

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 13:44

Euhhh alors là, aucune idée..

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 14:01

tu sais lire ce que tu as écrit toi même ???
ou tu alignes des lignes de calcul sans penser ?

on en est là :
et on en est là parce que on écrit toujours et obligatoirement explicitement à quoi est égal ce qu'on calcule, et pas un vague truc au milieu d'une ligne.

{\color[RGB]{0,200,0} \vec{AB}.\vec{BC} =} 1/4(\|\vec{AB}+\vec{BC}\|^2 - \|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2)
{\color[RGB]{0,200,0} \vec{AB}.\vec{BC} =} 1/4(AC^2 - {\blue \|\vec{AB}-\vec{BC}\|^2})
et on vient de monter que que {\blue\|\vec{AB}-\vec{BC}\|} = {\red BD}

alors {\color[RGB]{0,200,0} \vec{AB}.\vec{BC} =} 1/4(AC^2 - {\red ???}^2})

faut pas pousser !!!
remplacer des trucs dans une formule par des machins c'est niveau 5ème !
que ces trucs soient des x, des a, des R, ou comme ici des expressions avec des vecteurs ne change rien à la base des bases de tous les calculs littéraux !

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 14:17

Donc AB.BC=1/4(AC^2-BD^2)?
J'avais mal compris la question, pour moi il fallait obligatoirement trouvé un chiffre comme résultat style AB.BC =10

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 14:36

bein oui et c'est pas fini : AC=7 et BD=4

(j'ai ecrit en LaTeX pour bien faire la différence visible entre le vecteur AC et la mesure du segment AC ...
la dernière formule est le produit scalaire des vecteurs AB et BC en fonction des mesures des segments AC et BD !
qui sont données dans l'énoncé, ces mesures.

donc on obtient bien une valeur numérique à la fin (à calculer numériquement) !

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 14:42

D'accord je comprends tout maintenant (je comprends vite quand on m'explique lentement)
J'ai juste à remplacer soit :
AB.BC=1/4(7^2-4^2) et j'obtiens mon résultat

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 15:07

oui.

nota : il existe une infinité de parallélogrammes qui ont leurs diagonales égales à 4 et 7
mais dans tous ces parallélogrammes, le produit scalaire en question aura cette même valeur que tu auras calculée.
bien que les mesures des côtés AB et BC ainsi que l'angle soient différents.
et on sait que l'angle A sera forcément aigu vu le signe de ce produit scalaire
..

Posté par
Charlette
re : Dm produits scalaires 04-03-21 à 15:33

Mille mercis pour votre aide!



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