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L'équation d'un cône

Posté par
David_77
29-08-09 à 17:02

Bonjour ,

Je viens ici pour avoir de l'aide , voici l'énoncé :

Déterminer l'équation du cône de révolution de sommet O , d'axe (O ;k) qui passe par le point A(1 ;0 ;1).

Dans mon cours c'est juste écrit l'équation cartésienne en général mais je me rappelle plus comment faire ce genre d'exercice...

Merci d'avance

Posté par
LeFou
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 17:09

Je crois que c'est du niveau de terminale mais je vais pas pouvoir t'aider désolé. Il me semble qu'il faut utiliser des intégrales.

Posté par
Coll Moderateur
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 17:15

Bonjour,

Le point A est un point du plan z = 1

Quelle est l'intersection du cône et de ce plan z = 1 ?
Quelle est l'équation de cette intersection dans le plan z = 1 (origine le point (0, 0, 1) et axes parallèles à Ox et Oy) ?

Posté par
myself
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 17:17

Bonjour

L'équation cartésienne générale d'un cône d'axe 3$(O;\vec{k}) et de centre O est :

3$x^2 + y^2 = z^2 (\tan \alpha)^2 , avec 3$\alpha l'angle entre l'axe et une des génératrices. Cette formule se retrouve en plaçant sur le cône un point M quelconque et H son projeté sur l'axe, et en utilisant la trigo dans le triangle rectangle OHM.

Bref, ici il suffit de calculer 3$\alpha avec les coordonnées du point A, et tu as ton équation

Posté par
David_77
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 18:26

Et comment faire pour calculer alpha ? Avec la trigo ?
Désolé si je suis nul sur cet exercice mais c'était à la fin de l'année donc on a pas eu trop le temps de faire des exercices...

Posté par
Coll Moderateur
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 18:31

Pour ma part, je ne t'ai pas parlé de ni de tan()

Bien sûr tu peux faire comme le propose myself qui connaît la "formule"

Mais tu peux aussi te passer de cette formule et retrouver l'équation comme je te l'ai proposé à 17 h 15

Posté par
David_77
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 19:36

Je l'ai pas compris non plus

Posté par
pppa
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 21:39

Bonsoir à tous

cet exercice m'intéresse ; je réponds d'abord aux questions de Coll message 17 h 15

Citation :
Quelle est l'intersection du cône et de ce plan z = 1 ?

je pense que c'est un cercle.
Ds l'espace : cercle de centre O' : (0;0;1) passant par A : (1;0;1)
Dsd le plan d'équation z = 1 : cercle de centre O' : (0;0) passant par A : (1;0)

Citation :
Quelle est l'équation de cette intersection dans le plan z = 1 (origine le point (0, 0, 1) et axes parallèles à Ox et Oy) ?

Pr moi c'est l'équation du cercle unité : x² + y² = 1

Mes questions
1/ supposons que ce soient les bonnes réponses, comment en déduit-on l'équation du cône ?
2/
Citation :
l'équation du cône de révolution de sommet O
,c'est un cône renversé ?

Merci de me dire

Posté par
Coll Moderateur
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 22:09

Bonsoir pppa

Très bien !

En effet l'équation de ce cercle est bien x2 + y2 = 1

Ce "1" n'est pas n'importe quoi. Ce 1 est le carré de la longueur O'A = OO' = z

Dans le plan z = 1 les coordonnées des points qui appartiennent (au plan et) au cône vérifient donc :

x2 + y2 = z2

Il est très facile de continuer en prouvant que cette équation reste valable pour tout plan z

et donc... que l'équation de ce cône est x2 + y2 = z2

Posté par
pppa
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 22:21

merci Coll

2 questions complémentaires pr être sûr que j'ai compris

1/  

Citation :
Dans le plan z = 1 les coordonnées des points qui appartiennent (au plan et) au cône vérifient donc :

x2 + y2 = z2
: ce sont un iquement les points à la surface du cône, pas ceux à l'intérieur ?

2/ pr déterminer l'équation d'un cône, il suffirait de connaître son axe et un point par lequel sa surface passe ?

Merci

Posté par
Priam
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 22:26

On pourrait exprimer la solution de la manière suivante :

La section d'un cône de révolution d'axe vertical Oz par un plan horizontal P de cote z est cercle dont le centre I est

situé sur l'axe Oz.

Soit M (x, y, z) un point de ce cercle. Ce dernier a pour équation dans le plan P : x² + y² = MI².

On a d'autre part dans le triangle OMI : tan alpha = MI/OI = MI/z, alpha étant l'angle MOI. D'où MI = z tan alpha.

L'équation peut donc s'écrire : x² + y² = z²(tan alpha)² (on retrouve l'équation indiquée par myself).

OM est une génératrice du cône et l'angle alpha est constant. Pour calculer la valeur de sa tangente, il suffit d'écrire

que le point A (1; 0; 1) est sur le cône, c'est-à-dire que ses coordonnées vérifient l'équation ci-dessus :

1² + 0² = 1² (tan alpha)², d'où tan alpha = 1.

L'équation du cône est donc : x² +  y² = z².

J'ajoute qu'un cône complet se compose de deux nappes symétriques par rapport à son sommet.

Posté par
David_77
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 22:32

Je suis un peu perdu par toutes vos réponses , en gros c'est quoi la solution de mon exercice et pourquoi ? SVP

Posté par
pppa
re : L'équation d'un cône 29-08-09 à 23:32

Bonsoir

>> David : concentre toi bien sur ce qu'on répondu Coll et Priam (demain, p.e. plus ce soir) ; ils ont expliqué en détail comment on trouve cette équation, mais ça implique que tu  saches comment on détermine l'équation d'un cercle et ce qu'est une tangente (ça je pense que tu sais ) ; sinon tu ne peux pas faire un tel exercice.

>>Priam : merci pr tes ex^plications très claires

Citation :
OM est une génératrice du cône
on est bien d'accord, c'est parce que le sommet du cône est en O.

Mais qd c'est pas le cas, est-ce qu'il suffit de faire un chgt de repère, origine sommet du cône, pr trouver son équation? Ensuite il faut alors la retransposer ds le repère initial, c'est ça ?

Merci de me dire

Posté par
Coll Moderateur
re : L'équation d'un cône 30-08-09 à 08:20

Figure dans le plan xOz (l'axe Oy est perpendiculaire à la feuille et est dirigé depuis l'observateur vers la feuille) :

L\'équation d\'un cône

Les lignes vertes sont les intersections des deux nappes du cône avec le plan de la figure.

Un plan z = a coupe l'axe Oz en un point H (O, O, a) et la génératrice OA en un point M
Puisque OO' = O'A (coordonnées du point A) alors OH = HM = a

L'intersection du cône et du plan z = a est un cercle de rayon R
Dans ce plan z = a tous les points du cône ont des coordonnées (x, y , a) qui vérifient
x2 + y2 = R2 = HM2 = OH2 = a2 = z2

Equation de ce cône : x2 + y2 = z2

Posté par
pppa
re : L'équation d'un cône 30-08-09 à 10:04

bonjour Coll

C'est encore + clair avec un schéma. merci

Si  j'ai bien compris, peut-on dire que les nappes du cône, c'est l'ensemble de ses génératrices ?

Si Priam lit le message, j'espère qu'il aura la gentillesse de répondre à mes questions

Posté par
Priam
re : L'équation d'un cône 30-08-09 à 10:15

C'est bien l'ensemble des génératrices rectilignes qui forme la surface du cône (on dit que c'est une surface réglée).

Comme elles sont de longueur infinie et passent toutes par le sommet du cône, la surface de celui-ci se compose de deux

nappes coniques opposées par le sommet, à la manière d'un diabolo.

Posté par
pppa
re : L'équation d'un cône 30-08-09 à 11:22

Ok merci Priam ; est-ce que tu peux stp répondre à mes questions d'hier soir ; pr ma part, si tu valides, j'en aurai fini avec ce sujet intéressant et qui m'aura appris bcp de choses en peu de tps.

Merci d'avance

Posté par
Priam
re : L'équation d'un cône 30-08-09 à 13:38

Pour déterminer un cône de révolution, il suffit de connaître son axe, son sommet et un point de sa surface.

Au cas où le sommet ne serait pas en O, origine des axes de référence, il pourrait effectivement être commode de faire

un changement de repère pour se ramener au problème précédent. Mais je pense que ce n'est pas indispensable.

Posté par
pppa
re : L'équation d'un cône 30-08-09 à 16:08

Bonjour Priam

Citation :
Pour déterminer un cône de révolution, il suffit de connaître son axe, son sommet et un point de sa surface.


Bon , je sais tt ce que je voulais savoir.


Merci bcp à Coll et Priam, qui ont été clairs et détaillés,
, et bon courage à David qui a posté le sujet



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