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Intersection sphere - plan

Posté par
x_domi
17-04-09 à 17:40

Bonjour à tous,

Voilà il y a une question que je n'arrive pas à résoudre:
Dans un repere orthonormé.
Soit le plan (Q) x + y -2z -9 =0 et la sphere (S) de centre C(6,5,4) et de rayon 6
Il faut prouver que (S) sécante  à (Q) suivant un cercle et determiner le rayon de ce cercle

Voilà je ne vois pas par ou commencer, si quelqu'un peut me donner un indice

Merci d'avance  

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 17:45

Salut ,
Commence peut être pas donner l'équation du cercle

Posté par
x_domi
Intersection sphere - plan 17-04-09 à 17:51

C'est justement ce que je sais pas faire. J'ai essayé de poser un système mais je n'aboutit à rien.

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:03

l'équation d'un cercle c'est

   (x-x_a)^2+(y-y_a)^2=r^2  r le rayon et   A(x_a;y_a) le centre

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:06

oups j'ai oublié (z-z_a)^2

Posté par
x_domi
Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:12

Oui je suis d'accord et j'imagine que c'est une equation de cercle qu'il faut trouver mais je ne vois pas comment

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:18

donc ton système est le suivant

         4$\{{x+y-2z-9=0\atop(x-6)^2+(y-5)^2+(z-4)^2=6^2} tu sais résoudre ?

Posté par
x_domi
Intersection shere - plan 17-04-09 à 18:26

Oui c'est ce système. Alors bon un systeme avec 2 equation et 3 inconnue donc généralement on exprime 2 inconnu en fonction de la troisieme mais c'est ici que je bloque ... j'ai essayé de developper mais sans succès. un p'tit indice ??

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:29

pose z=1  par exemple

Posté par
x_domi
Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:40

Je pose z=1 des le debut ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:43

bonsoir,

pardon de m'immiscer, mais dans tes posts de 18:03 et 18:06, il y a un petit problème... tu parle de cercle alors qu'il s'agit de sphère.

MM

Posté par
x_domi
Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:45

Ha oui je me disais aussi !  Donc oui je sais donner l'equation cartesienne de la sphere mais je n'arrive pas a resoudre le systeme en fait

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:50

oui je me suis corrigé c'est bien une sphère

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:52

tu sais déjà grâce à un théorème de cours que l'intersection d'un plan et d'une sphère est : soit vide, soit un point, soit un cercle ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:53

résoudre le système pour mettre en évidence une équation de cercle ne me paraît pas très simple ici puisqu'il faudrait changer de repère (le plan de coupe est vraiment mal fichu !)

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:54

oui pose z=1 dès le début

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:55

pourquoi changer de repère ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:56

par contre, tu peux facilement trouver le centre du cercle (éventuel) car c'est le projeté orthogonal du centre de la sphère sur le plan de coupe.

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:56

je ne vois vraiment pas ce que vient faire ce "z=1" ici Bouli

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:58

on ne demande pas une coupe de la sphère avec le plan (z=1)... ou alors j'ai mal lu l'enoncé !

Posté par
x_domi
Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:58

Oui si la distance du centre de la sphere a son projeté orthogonal sur le plan et supérieur au rayon de la sphere, alors c'est vide. Si il est inférieur, alors la sphere est secante au plan

Donc il faut deja que je calcule la distance du centre au projeté
Ensuite, c'est vrai que resoudre un systeme ... c'est pas simple et c'est la que je seche

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 18:59

je ne crois pas d'ailleurs qu'on demande de résoudre le système ici.

1) calcule la distance du point C au plan (Q)... il y a une formule pour cela. Si elle est inférieure à 6 (le rayon) , alors l'intersection est un cercle.

2) le projeté du centre C sur le plan (Q) te donnera le centre du cercle.

Posté par
x_domi
Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:00

Non non tu as bien lu MM c'est le plan (Q) x + y -2z -9=0 qui coupe la sphere

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:01

oui scuse  moi x_domi  tu ne peux pas poser z=1  

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:01

Ah je crois avoir compris où voulait en venir Bouli : il cherchait juste un point solution du système, pas toutes les solutions !

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:03

alors là, je veux bien, mais en expliquant bien les choses :
3) une fois que tu as le centre... il faut avoir un point du cercle, c'est à dire une solution particulière du système. Comme il y a deux équations et 3 inconnues, il faut effectivement paramétrer ou prendre une valeur particulière pour une des inconnues... et calculer les deux autres.
Une fois que tu auras un point, comme tu as le centre, tu auras le rayon

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:03

oui mais on peut pas car on sais rien sur x y z

Posté par
bouli
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:05

oui exact

Posté par
x_domi
Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:06

Je pense aussi mais alors je ne vois pas comment tu as réussit a resoudre ce systeme
En ce qui concerne la distance, j'ai calculé et je trouve CH= 6/6 donc c'est inferieur au rayon donc la section est un cercle.

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:10

ben si, on sait quand même qu'ils vérifient les équations des 2 !

on peut se ramener à une seule inconnue en prenant une droite du plan passant par le centre du cercle.

Disons que si C' est le centre du cercle (déterminé au (2)), tu prends un vecteur du plan (par exemple (1;-1;0) et tu sais que la droite passant par C' dirigée par ce vecteur coupe le cercle (c'est à dire la sphère) tout en restant contenue dans le plan.

donc si tu prends comme coordonnées de M celles de C' + (u;-u;0) (équation paramètriques de la droite avec le paramètre u) et que tu remplaces dans l'équation de la sphère, tu vas trouver des solutions en u qui te donnent deux points diamétralement opposés du cercle cherché... et le tour est joué

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:11

maintenant x_domi, applique mon point (2) et ensuite le point 3 en t'aidant de ma dernière remarque

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:12

j'ai vérifié, ta distance est bonne

MM

Posté par
x_domi
Intersection 17-04-09 à 19:18

Donc le projeté est le centre du cercle mais j'avoue je ne sais plus comment avoir ses coordonnée

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 19:20

tout simplement, tu cherches un point C' du plan tel que (CC') est orthogonale au plan... c'est à dire dirigée par le vecteur normal du plan qui est ?...

Posté par
x_domi
Intersection 17-04-09 à 19:22

Qui est le vecteur u(1;1;-2)

Posté par
x_domi
Intersection 17-04-09 à 19:28

Je trouve C'(7,6,2) Tu es d'accord ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 22:45

attends je vérifie

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 17-04-09 à 22:47

oui, c'est juste

Posté par
x_domi
Intersection sphere plan 18-04-09 à 10:34

Alors me revoilà, désolé pour le retard, je ne sais pas si il reste quelqu'un mais il me reste 2 questions
J'ai fais ton raisonnement MM et je trouve pour le rayon 30

1) Qu'en penses-tu ?
2) Pour trouver un vecteur directeur de la droite incluse dans Q et qui coupe C', j'ai cherché au hasard un point appartenant à Q grace a son equation ? Est-ce la bonne methode ?

Merci pour votre aide en tout cas

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 18-04-09 à 11:13

oui c'est une méthode...

une autre consiste à prendre un vecteur orthogonal au vecteur normal... (1;-1:0) me semble sympathique.

donc on peut  chercher un point M de (Q) sous la forme x=7+u ; y=6-u ; z=2 avec u

en remplaçant dans l'équation de sphère, cela donne (1+u)²+(1-u)²+2²=6² donc une solution est u=15

le point (7+15 ; 6-15 ; 2) est sur le cercle et sa distance à C'(7 ; 6 ; 2) vaut bien 30

c'est bien, tu avais bon et ta méthode est bien aussi...

MM

Posté par
x_domi
Intersection sphere - plan 18-04-09 à 11:23

He ben c'etait pas un exo en solde ça ! Merci t'avoir pris le temps et merci pour tes explications !
A la prochaine,
Dom

Posté par
MatheuxMatou
re : Intersection sphere - plan 18-04-09 à 11:25

ce fût un plaisir de t'aider.

bon week end à toi,

alain



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