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Niveau terminale
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Équation cartésienne

Posté par
pikozie
06-03-22 à 17:43

Bonjour à tous ... Un sujet qui me semble difficile, j'ai besoin de votre aide:

Détermine une équation cartésienne de la parabole tangente à (0x) en A(1; 0) et à (Oy) en B(0; 2).

Merci d'avance...

Posté par
littleguy
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 17:54

Bonjour,

Equation d'une parabole...

Elle passe par A donc...
En ce point la tangente est (Ox) donc ...

...

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 18:03

Posté par
littleguy
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 18:07

Je te demandais d'abord comment tu écrirais une équation de parabole dans le cas général.

Puis d'utiliser le fait qu'elle passe par A ...

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 18:10

Bonjour littleguy

Ici, je pense que la parabole en question n'a pas son axe parallèle à un des axes de coordonnées.
Une voie possible : déterminer son foyer et sa directrice puis en déduire une équation.

D'où une question à pikozie :

  Que connais-tu relativement aux propriétés géométriques des tangentes à une parabole définie par foyer et directrice ?

Posté par
littleguy
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 18:13

Oui lake  tu as raison, je n'avais fait qu'effleurer le sujet (sans le traiter). Ça m'apprendra à me précipiter...  

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 18:14

ax²+bx+c=0

Elle passe par A(1; 0) => a+b+c=0

???

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 18:22

lake @ 06-03-2022 à 18:10

Bonjour littleguy

Ici, je pense que la parabole en question n'a pas son axe parallèle à un des axes de coordonnées.
Une voie possible : déterminer son foyer et sa directrice puis en déduire une équation.

D'où une question à pikozie :

  Que connais-tu relativement aux propriétés géométriques des tangentes à une parabole définie par foyer et directrice ?



Ici je ne peux rien dire... En fait dans mon cour on a eu que deux cas :

Lorsque l'axe est vertical
Ou lorsqu'il est horizontal

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 18:33

Ah ! Là, tu es dans un "troisième cas".  

Je dois quitter provisoirement mais je vais préparer quelque chose pour un peu plus tard.
Nous allons faire un peu de géométrie ... quitte à revenir ensuite aux équations.
A plus tard

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 19:16

C'est effectivement un peu difficile; je te donne une solution :

D'abord une figure :

  Équation cartésienne

Tu es dans un cas très particulier où les deux tangentes sont rectangulaires en O.

  Quelques propriété :

   - Le lieu des points d'où l'on peut mener deux tangentes rectangulaires à la parabole est la directrice de cette parabole.
   - Dans ce cas, le foyer F est la projection du point intersection des tangentes (ici O) sur la corde des points de contact (ici [AB]).

On détermine donc les coordonnées de F défini comme pied de la perpendiculaire issue de O sur (AB).

On obtient (à toi de faire ce petit calcul) : F\left(\dfrac{4}{5},\dfrac{2}{5}\right)

Autre propriété : le symétrique de F par rapport à une tangente appartient à la directrice.

  On obtient immédiatement les coordonnées de H et H' dont on déduit l'équation de la directrice (HH') : x+2y=0

Reste l'équation de la parabole :

Tu procèdes comme dans ton autre topic en écrivant que les distances de M(x,y) à la directrice et F sont égales :

\left[\dfrac{|x+2y|}{\sqrt{5}}\right]^2=\left(x-\dfrac{4}{5}\right)^2+\left(y-\dfrac{2}{5}\right)^2

Tous calculs faits, tu dois tomber sur :

  4x^2-4xy+y^2-8x-4y+4=0

si je ne me suis pas trompé ...

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:08

Je les copies comme complément à mon cour... Je vous remercie du fond du cœur...
Sans es propriété il fait dire que courrais "dans sac" ( expression de mon prof de maths )
Encore mille mercis.

J'ai une question : Et si c'était qu'on avait A(1; 0) et B(0; 1 ) ( on aurait donc un carré ) Les propriétés sont-elles valable...?!

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:14

Mais bien sûr ! Les tangentes restent orthogonales en  O et les propriétés citées restent valables.

Tout de même, en Terminale, ton exercice est un peu "fort de café"...
Il y a d'ailleurs certainement d'autres méthodes; avec ce que je sais, j'ai été au plus simple (pour moi !).

Je suis curieux : de quel bouquin ton exercice est-il tiré si ce n'est pas indiscret ?

Posté par
carpediem
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:26

salut

si on est un peu moins savant que lake (qui est un pro en ce domaine) on peut aussi le faire dans l'autre sens en ne sachant que deux choses :

1/ une équation cartésienne générale (à un coef multiplicateur près) d'une conique est f(x, y) = ax^2 + 2bxy + cy^2 + 2dx + 2ey + f = 0

2/ une équation cartésienne de la tangente à cette conique au point M(u, v) est axu + b(xv + yu) + cyv+ d(x + u) + e(y + v) + f= 0 qu'on obtient par "dédoublement" de la variable ...

et est la traduction de ce que la tangente a pour équation (x - u)\dfrac {\partial f} {\partial x} (u, v) + (y - v) \dfrac {\partial f} {\partial y} (u, v) = 0

ce qui nous permet avec les deux points A et B et leur tangente de résoudre un système d'inconnues a, b, c, d, e et f ...

bien entendu une résolution géométrique est toujours plus "performante" à tout point de vu qu'une recette analytique comme celle que je propose ...

mais qui par contre est à connaitre car se généralise ensuite à des espaces de dimension quelconque et aux variétés ...

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:32

Évidemment qu'il peut y avoir d'autres méthodes... Mais si celle ci m'est abordable c'est certainement "la plus facile"

Merci

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:35

Bonsoir carpediem,

Au départ, j'ai pensé à ça
Puis renoncé en espérant couper partiellement aux calculs.
Tout de même il y a une toute petite "simplification" sur a,b,c compte tenu qu'on a affaire à une parabole.

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:40

lake @ 06-03-2022 à 20:14

Je suis curieux : de quel bouquin ton exercice est-il tiré si ce n'est pas indiscret ?


C'est un cahier d'habileté nouvellement publié de mon pays... (jd édition ( habileté maths terminale C)).


Je suis curieux aussi : Et si l'angle pas droit, qu'est-ce qui allait se passé ?

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:45

Merci pikozie

Si l'angle n'est pas droit ... il faut que je consulte ma bibliothèque

Une chose est sûre : les affaires vont se compliquer ...

Posté par
carpediem
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:47

lake : je te fais confiance car tu es plus calé que moi ...

je suis resté très généraliste et "théoricien"

pikozie : de quel pays es-tu ?

car oui c'est un exercice "plus de France" depuis bien longtemps !!

Posté par
carpediem
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:48

pikozie @ 06-03-2022 à 20:40

Je suis curieux aussi : Et si l'angle pas droit, qu'est-ce qui allait se passé ?
alors "ma" théorie sera fort utile ...

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 20:58

carpediem @ 06-03-2022 à 20:47

lake :pikozie : de quel pays es-tu ?

car oui c'est un exercice "plus de France" depuis bien longtemps !!


Je suis de la Côte d'Ivoire...

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 21:32

carpediem @ 06-03-2022 à 20:48

pikozie @ 06-03-2022 à 20:40

Je suis curieux aussi : Et si l'angle pas droit, qu'est-ce qui allait se passé ?
alors "ma" théorie sera fort utile ...


Je viens d'essayer votre méthode, et j'ai ce système qui me fatigue un peu. Comment peut-on résoudre ?
(Est-ce bien fait ?)
2b+d=1
2c+e=0
2e+f=0
a+d=0
b+e=1
d+f=0

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 21:58

Juste en passant, une recette de cuisine pour ta dernière question qui se limite à une construction géométrique.

  On se donne donc deux tangentes (en bleu) sécantes en O et les points de contact A et B :

Équation cartésienne

  - On construit le centre C du cercle circonscrit au triangle OAB.
  - I est le milieu de la corde [AB].
  - On construit la symédiane \Delta issue de O dans le triangle OAB (voir les deux angles égaux).
  - Le foyer F est le projeté orthogonal de C sur \Delta.
  - Reste à construire la directrice avec les symétriques de F par rapport aux tangentes.

Évidemment, je me refuse à mettre ça en équations
Surement coton ...

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 22:11

L'objectif initial de la question étant de voir la tête qu'aurait l'équation... Je vais me contenter de cette belle illustration

Merci beaucoup lake

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 23:08

Bonsoir à tous,

Tu t'es trompé(e) dans ton système. Il ne doit comporter que 4 équations. Il en manque une dont nous allons parler.
J'ai donc fait les calculs suggérés par carpediem qui ne sont pas si terribles que ça. Il y a une petite surprise que j'aurais du anticiper.

J'obtiens le système suivant :

\begin{cases}a+2d+f=0\\4c+4e+f=0\\a+d=0\\2c+e=0\\b^2-4ac=0\end{cases}

La dernière équation : b^2-4ac=0 (que j'ai ajoutée) signifie que la conique dont on s'occupe est une parabole.

Comme carpediem le signalait, les coefficients sont déterminés à une constante multiplicative près. (5 équations pour 6 inconnues). J'ai donc décidé de poser c=1

Tu pourras constater que le système est très facile à résoudre (on détermine b à la fin des fins). On obtient :

  \begin{cases}a=4\\b=\pm 1\\c=1\\d=-4\\e=-2\\f=4\end{cases}

Avec b=-1, pas de surprise, on a bien l'équation de la parabole trouvée plus haut :

   4x^2-4xy+y^2-8x-4y+4=0

Mais avec b=1, on obtient :

    4x^2+4xy+y^2-8x-4y+4=0

Quelle est donc cette bestiole ?

  (2x+y)^2-4(2x+y)+4=0

  (2x+y-2)^2=0

  2x+y-2=0

C'est l'équation de la droite (AB) ! Une conique dégénérée qu'il faut bien sûr éliminer.

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 23:38

Une animation pour voir ce qui se passe quand le paramètre b varie.
Un faisceau de coniques (ellipses, hyperboles) tangentes aux axes de coordonnées en A et B qui coïncide avec la parabole pour b=-2 et la droite (AB) pour b=2.

Équation cartésienne

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 23:50

A 23h08, il faut lire b=\pm 2 bien sûr

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 06-03-22 à 23:53

Pfioou ! et b^2-ac=0

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 00:07

Oui en effet: quand on pose c=1. Tout coule...

Mais j'ai une question, comment j'aurais pu décidé de prendre c=1 ? Oubien j'aurais pu aussi prendre c= 2 ( j'espère que là les autre valeurs seront toutes multipliées par 2)
Ainsi je pourrais simplifier l'équation en divisant les membres par 2 ...

?

Merci

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 00:11

lake @ 06-03-2022 à 23:38

Une animation pour voir ce qui se passe quand le paramètre b varie.
Un faisceau de coniques (ellipses, hyperboles) tangentes aux axes de coordonnées en A et B qui coïncide avec la parabole pour b=-2 et la droite (AB) pour b=2.


Oui ! Je vois la nature dépend donc de constante qui multiplie (xy)

Ouaoh Merci
Équation cartésienne

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 00:14

Citation :
ou bien j'aurais pu aussi prendre c= 2 ( j'espère que là les autre valeurs seront toutes multipliées par 2)


C'est certain ; tu aurais pu prendre n'importe quoi et même choisir un autre paramètre par exemple a= \dfrac{17}{53}

Bonne nuit !

Posté par
mathafou Moderateur
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 14:10

Bonjour,
on peut dire aussi que l'ensemble des coniques dans l'animation précédente forme un faisceau dont les coniques dégénérées sont
- la droite (AB) en double (2x+y-2)^2 = 0 (en double car les points A et B sont des points doubles : "tangente")
- la conique formées des deux tangentes xy = 0

donc l'équation générale de ces coniques peut s'écrire

\lambda(2x+y-2)^2 + (1-\lambda) xy = 0
\lambda \ne 1 et de 0 pour une conique non dégénérée.

on écrit que cette conique est une parabole (\Delta =0)
ce qui donne une équation en l'inconnue \lambda :

(3\lambda+1)² - 16\lambda^2 = 0
la solution évidente \lambda = 1 étant éliminée, reste \lambda = -1/7

nota : \lambda joue le même rôle que b vu que le coefficient de xy dans l'équation est b = 3\lambda+1

Posté par
mathafou Moderateur
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 15:09

PS1 : à un facteur constant près (= 7 pour éliminer les dénominateurs)

PS 2 : cette méthode marche "même si l'angle n'est pas droit"
deux droites quelconques et deux points A et B quelconques de ces droites

\lambda (eq\;de\; AB)^2 + (1-\lambda)(eq\;de\;d_1)*(eq\;de\;d_2) = 0 etc

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 16:33

Bonjour mathafou,

Tout ça me plaît beaucoup

En résumé, relativement au problème posé, on part du faisceau de coniques défini par deux tangentes et leurs points de contact, et on trouve (très rapidement) laquelle de ces coniques est une parabole.
Les calculs sont extrèmement simples.
Je note aussi ceci :

  

Citation :
PS 2 : cette méthode marche "même si l'angle n'est pas droit"
deux droites quelconques et deux points A et B quelconques de ces droites

\lambda (eq\;de\; AB)^2 + (1-\lambda)(eq\;de\;d_1)*(eq\;de\;d_2) = 0


Et je vois bien qu'il n'y a aucune raison pour qu'elle "ne marche pas"

Maintenant, je m'adresse à pikozie s'il (ou elle ?) repasse par ici.

Citation :
Oui ! Je vois la nature dépend donc de constante qui multiplie (xy)


  Oui, mais partiellement. En vérité, si on part de l'équation générale d'une conique donnée par carpediem :

  
Citation :
f(x, y) = ax^2 + 2bxy + cy^2 + 2dx + 2ey + f = 0


  la théorie nous indique que la nature de la conique en question (en éliminant les coniques dégénérées) dépend du signe de b^2-ac (un discriminant réduit si tu connais) :

   b^2-ac>0\Longrightarrow \text{ hyperbole }

  b^2-ac<0\Longrightarrow \text{ ellipse }

  b^2-ac=0\Longrightarrow \text{ parabole }

Autre chose : à 0h08, tu as fait une "citation" qui encombre et nuit à la bonne compréhension de ce fil.
Si tu veux bien, à l'avenir, évite les "citations" en question.
Merci.

  

Posté par
carpediem
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 18:35

aux pro des coniques !!

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 21:33

mathafou @ 07-03-2022 à 14:10

Bonjour,
on peut dire aussi que l'ensemble des coniques dans l'animation précédente forme un faisceau  dont les coniques  dégénérées sont
- la droite (AB) en double (2x+y-2)^2 = 0 (en double car les points A et B sont des points doubles : "tangente")
- la conique formées des deux tangentes xy = 0

donc l'équation générale de ces coniques peut s'écrire

\lambda(2x+y-2)^2 + (1-\lambda) xy = 0
\lambda \ne 1 et de 0 pour une conique non dégénérée.

on écrit que cette conique est une parabole (\Delta =0)
ce qui donne une équation en l'inconnue \lambda :

(3\lambda+1)² - 16\lambda^2 = 0
la solution évidente \lambda = 1 étant éliminée, reste \lambda = -1/7

nota : \lambda joue le même rôle que b vu que le coefficient de xy dans l'équation est b = 3\lambda+1


Celà va beaucoup me servir... Merci

Posté par
pikozie
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 21:35

Ok... Merci à vous lake

Quant aux "citations" je vais y faire attention...


Merci

Posté par
lake
re : Équation cartésienne 07-03-22 à 22:26

Bonsoir pikozie,

Citation :
Quant aux "citations" je vais y faire attention...


J'espère parce que là, c'est raté ...



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