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Niveau Licence Maths 1e ann
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Problème de coniques, parabole

Posté par
TotoLebeau67
22-02-16 à 10:29

Bonjour ! J'ai un DM de coniques pour dans deux jours. Je ne l'ai pas commencé plus tôt car j'étais débordé par les autres matières. En tout cas, je galère complètement à sa résolution; dès la première question je bloque, n'arrivant pas du tout à trouver le résultat attendu.

La première partie du sujet:

Soit T une parabole de foyer F et de directrice d. On se place dans le repère canonique tel que l'équation de T soit y²=2px.

1) Soient M1(x1,y1) et M2(x2,y2) deux points distincts de T et soient d1 et d2 les tangents à T respectivement en M1 et M2. Montrez que les droites d1 et d2 s'intersectent au point P de coordonnées (xP,yP)=((1/2p)y1.y2,(1/2)(y1+y2)).

Est-ce que quelqu'un aurait la gentillesse de me proposer son aide ? Je vous remercie d'avance !

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 11:03

Qu'as-tu essayé ? As-tu écrit les équations des tangentes ?

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 11:20

J'ai pris les coordonnées du milieu du segment [H1F] et [H2F], avec H1 et H2 projetés orthogonaux de M1 et M2. Puis j'ai établi l'équation de la droite d1 passant par le milieu de [H1F] et M1, puis celle de la droite d2 passant par le milieu de [H2F] et M2.
Ensuite, j'ai posé d1=d2.

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 11:28

TotoLebeau67 @ 22-02-2016 à 11:20

H1 et H2 projetés orthogonaux de M1 et M2

Projetés orthogonaux sur quoi ? Bon, je m'en doute.
Ce n'est pas le moyen le plus économique pour calculer les équations des tangentes. N'as-tu pas d'autre moyen à ta disposition ?
Enfin, si le calcul est bien fait, tu dois arriver au résultat demandé, n'est-ce pas ?

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 11:44

Sur la directrice (D)
Peut-être avec y=f(a)+f'(a)(x-a) ?
Non je ne tombe pas sur le résultat demandé avec ma méthode, car chez moi le paramètre p s'annule dans les coordonnées des points, donc il ne reste plus de p pour la suite des calculs, alors qu'il est censé y en avoir au final.

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 11:53

Citation :
Peut-être avec y=f(a)+f'(a)(x-a) ?

Qui est f ?
Ici, c'est plus commode avec x comme fonction de y !

Je pensais plutôt à : la tangente à la courbe d'équation F(x,y)=0 en un point (x_0,y_0) de cette courbe est la droite d'équation
(x-x_0)\,\dfrac{\partial F}{\partial x}(x_0,y_0) +(y-y_0)\,\dfrac{\partial F}{\partial y}(x_0,y_0) =0
(pourvu que les dérivées partielles en (x_0,y_0) ne soient pas toutes les deux nulles).

Il y a aussi une version matricielle pour les coniques que je ne détaille pas.

Si tu ne connais, il te reste à reprendre ton calcul pour trouver l'erreur !

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 12:16

Pour la version matricielle, on ne l'a pas encore vue en cours, donc je préfère mettre autre chose.

En utilisant ta méthode, je trouve naturellement deux équations de droites telles que:
d1: (x-x1)(y1²-2p)+(y-y1)(2y1-2px1)=0
d2: (x-x2)(y2²-2p)+(y-y2)(2y2-2px2)=0
Et après, qu'est-ce que je peux faire avec elles ? d1=d2 ?

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 12:33

Tu as une drôle de façon de calculer les dérivées partielles ! C'est faux.

N'emploie "ma" méthode que si ça fait partie des résultats que tu as vu en cours ! Est-ce le cas ?

Il reste la possibilité de calculer la tangente pour x=g(y).

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 12:44

Ben en fait on n'a pas vraiment vu de méthode pour calculer cela en cours, je ne sais pas du tout comment commencer du coup.
Pour x=g(y): il faudrait alors écrire l'équation telle que x=y²/2p ?

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 12:52

Tu ne réponds pas franchement : le résultat que je cite sur l'équation de la tangente d'une courbe implicite fait-il ou ne fait-il pas partie de tes cours ?

Ensuite, x=y^2/2p, c'est effectivement l'équation de la parabole. Et calculer la tangente au graphe d'une fonction, tu dois savoir faire, n'est-ce pas ? (Tu l'as même écrit plus haut). Ce n'est pas le fait qu'ici y est le nom de la variable et x le nom de l'image par la fonction qui doit t'arrêter.

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 13:00

Non, ce résultat-là ne fait partie de mes cours.

Ici, en utilisant la formule de la tangente, je trouve:
d1: x=(y1/p)(y-y1)+(y1²/2p)
et d2: x=(y2/p)(y-y2)+(y2²/2p)

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 13:02

Bien. Il reste à calculer l'intersection de ces deux droites. Tu peux auparavant faire un peu de nettoyage dans les équations.

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 13:12

En posant d1=d2, je tombe sur:
(y/p)(y1-y2)+(1/2p)(y2²-y1²)

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 13:24

"Poser d_1=d_2" au mieux ne veut rien dire.
Ce que tu fais, c'est que tu résous le système formé par les deux équations de droites.
Et la ligne que tu écris ensuite ne comprends pas le signe =
Fais un effort de clarté et de précision dans la rédaction.

Enfin, tu obtiens bien ainsi l'ordonnée de l'intersection des tangentes, n'est-ce pas ? Et après, tu peux facilement avoir l'abscisse.

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 13:47

Oui, désolé pour le =, je ne m'en suis aperçu que trop tard ^^

Et effectivement, j'ai trouvé les coordonnées du point P ! Merci déjà pour cette question !

Je mets la suite:
2) Soit I le milieu du segment [M1,M2] et soit K le milieu du segment [PI]. Montrez que K est un point de la parabole T.

Je pense avoir trouvé les coordonnées du point K:
(xK , yK)=((1/4)((y1y2)/p+x1+x2) , (y1+y2)/2)
Mais en remplaçant y par yK dans l'équation de  parabole, je ne retrouve pas xK.

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 13:54

Ah, bon, pourquoi ? Aurais-tu oublié que les points M_1 et M_2 sont sur la parabole ?

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 13:58

Je ne vois pas vraiment ce que tu veux dire par là.

Posté par
Noreply
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:00

Salut,

Il semble qu'on fasse le même dm. J'ai moi aussi quelque difficulté à résoudre la première question, j'ai d'abord tracer la figure sur geogebra
***lafol  image rapatriée sur le serveur de l'île, merci de le faire toi même la prochaine foisProblème de coniques, parabole

En gros, on veut montrer que les tangentes de la parabole T passant par M1 et M2 (et du coup par les points A et B sur ma figure) s'intersectent au point p de coordonnées

                                             (  (1/(2p)) yM1 yM2  ,  (yM1 + yM2)/2  )

J'ai essayé de trouver l'équation des tangentes en procédant comme cela;

y²=2px
y=sqrt(2px)
y=f(x)
y=f''a)(x-a)+f(a)
f'(a)=(sqrt(2pa))'= ((2pa)')/(2sqrt(2pa)) = (2p)/(2sqrt(2pa))
y= (2p) / (2sqrt(2pa)) * (x-a)+ sqrt(2pa)
y=(2px-2pa)/(2sqrt(2pa)) + sqrt(2pa)

Après j'ai essayé pleins de simplification sans jamais arrivé à rien...
Ensuite je ne comprend pas trop comment procéder avec cette méthode. On trouve l'équation d'une tangente, mais pour la seconde tangente on aura necessairement la meme mais avec un a' non ?

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:01

Quand tu calcules y_K^2-2px_K, que trouves-tu ? Ce n'est pas nul ?

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:07

Je trouve (y1+y2)²-2p(x1+x2)-2y1y2=0.

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:09

Donc tu trouves bien que c'est nul, c'est ce que tu as écrit, n'est-ce pas ?

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:11

Oui, c'est bien ce que j'ai écrit, mais qu'est-ce que l'on peut conclure avec cela ?

Posté par
Noreply
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:13

edit: d'accord en relisant vos derniers post je vient de comprendre que la phrase "M1 et M2 deux point disctincts de T" signifie que les 2 points sont distincts entre eux, et non pas distinct de la parabole...

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:28

TotoLebeau67 @ 22-02-2016 à 14:11

Oui, c'est bien ce que j'ai écrit, mais qu'est-ce que l'on peut conclure avec cela ?


Attends, tu es à côté de tes pompes ou quoi ?
Tu es d'accord que y_K^2-2px_K=0, et tu ne vois pas que ça veut dire que le point K est sur la parabole, ce qu'on te demande de montrer ?

Posté par
pondy
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:37

Bonjour
Il y a quand même moins de calculs quand on permute les axes
X=y
Y=x
Y=X²/(2p)
Y'=X/p
On arrive par exemple à X(P)=(X1+X2)/2  soit y(P)=(y1+y2)/2

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:41

Bonne remarque, pondy; tu aurais juste peut-être pu lire le fil, tu aurais vu qu'elle avait déjà été faite et employée.

Posté par
Noreply
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:43

TotoLebeau67 @ 22-02-2016 à 13:12

En posant d1=d2, je tombe sur:
(y/p)(y1-y2)+(1/2p)(y2²-y1²)


pourrais tu prendres 2 minutes pour m'expliquer stp ?

avec  x=(y1/p)(y-y1)+(y1²/2p), on trouve x = (2y y1 - (y1)2) / 2p
Après en faisant y²=2px, en remplacant les 2px se simplifient et je n'ai plus de "p"

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:50

Oui, je suis d'accord. Mais je pense qu'on s'est mal compris.
En fait, quand j'ai écrit "(y1+y2)²-2p(x1+x2)-2y1y2=0", je suis parti au départ de y²=2px. Donc le 0 était toujours là. En simplifiant l'équation entre guillemets, je tombe sur (y1+y2)²=2p(x1+x2). On voit que l'équation ressemble à celle de la parabole, telle que
y=y1+y2
et x=x1+x2.

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:58

On s'est mal compris parce que tu t'es mal exprimé. Moi, je prends au pied de la lettre ce que tu écris. Je ne vais pas me dire que peut-être ce que tu penses n'est pas ce que tu écris ! (Je te signale d'ailleurs que dans une copie d'examen, ce qui est jugé est ce que tu écris pour de vrai, pas ce que tu penses avoir écrit).

Peux-tu m'expliquer comment tu passes de (y1+y2)²-2p(x1+x2)-2y1y2 à (y1+y2)²-2p(x1+x2) ?

Et une nouvelle fois, tu as oublié que M_1 et M_2 sont sur la parabole, c.-à-d. que (x_1,y_1) et (x_2,y_2) vérifient l'équation de la parabole.

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 14:58

Noreply: En partant de (y/p)(y1-y2)+(1/2p)(y2²-y1²)=0, isole y et après ça va tout seul Tu trouveras le y qu'il faut, puis tu pourras l'utiliser pour dans l'équation de la parabole pour enfin trouver x.

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:05

Recomic: je fais des fautes très bêtes aujourd'hui. Une supplémentaire: je trouve y1²+y2²-2p(x1+x2) et non pas (y1+y2)²-2p(x1+x2).

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:06

Conclusion ?

Posté par
Noreply
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:10

TotoLebeau67,
la où je décroche c'est avant d'arriver a ce résultat.
en posant x = y² /2p et en utilisant f'(a)(x-a)+f(a),
j'arrive à x = (2ay-a²) / 2p.

Ce qui, en le réinjectant dans l'équation de départ, me donne

y² = 2px
      = 2p * ( (2ay-a²) / 2p )
      = 2ay-a²
cad 2ay-a²-y² = 0

Et je n'ai plus de p dans mon équation !

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:14

(y1²-2px1)+(y2²-2px2)=0
Et donc, comme (x1,y1) et (x2,y2) vérifient l'équation de la parabole, on peut en conclure que K est un point de T.

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:21

Noreply: Il faut que tu écrives deux équations de tangentes: en M1, et en M2. Et remplace les a par y1 ou y2, ça dépend de quelle tangente on parle. Puis tu devras résoudre l'équation d1=d2 en remplaçant par chacune des équations de tangente trouvée.

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:25

Citation :
Puis tu devras résoudre l'équation d1=d2

Je t'ai déjà dit que c'était faux. Rien à faire !

Posté par
Noreply
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:26

TotoLebeau67 @ 22-02-2016 à 15:21

Noreply: Il faut que tu écrives deux équations de tangentes: en M1, et en M2. Et remplace les a par y1 ou y2, ça dépend de quelle tangente on parle. Puis tu devras résoudre l'équation d1=d2 en remplaçant par chacune des équations de tangente trouvée.


Oui ça je l'avais bien compris.
mais du coup j'obtiens
| -y² +2 y1 y - y1² =0
| -y² +2 y2 y - y2² =0

Après en posant l'égalité je débouche sur
2 (y1 y-y2 y)-y1²+y2² = 0

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:30

Allez, encore un p'tit effort, Noreply !

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:40

Noreply @ 22-02-2016 à 15:26


Oui ça je l'avais bien compris.
mais du coup j'obtiens
| -y² +2 y1 y - y1² =0
| -y² +2 y2 y - y2² =0

Après en posant l'égalité je débouche sur
2 (y1 y-y2 y)-y1²+y2² = 0


Ne remplace pas x dans l'équation de la parabole, garde tes équations de tangente.
Tu devrais avoir quelque chose de la forme
d1: x=...
et d2: x=...
Donc tu prends ...=...

Recomic35 @ 22-02-2016 à 15:25

Citation :
Puis tu devras résoudre l'équation d1=d2

Je t'ai déjà dit que c'était faux. Rien à faire !


C'est grossièrement faux, je sais.

Je poste la question 3:
3) Montrez que la tangente à T en K est parallèle à (M1M2). Déduisez-en qu'elle coupe les segments [PM1] et [PM2] en leurs milieux respectifs I1 et I2.

Vu qu'ici il y aura deux inconnues dans la fonction à dériver, dois-je faire des dérivées partielles ? On n'a jamais eu à traiter un cas pareil, ie dériver une fonction à plusieurs inconnues, dans aucune matière.

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 15:56

Autant pour moi Noreply, je n'avais pas cerné à quelle moment du calcul tu étais. En fait, t'isoles y. Et tu peux utiliser une identité remarquable pour  (y2²-y1²).

Posté par
Noreply
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:01

"d1: x=...
et d2: x=...
Donc tu prends ...=... "

Mais c'est ce que je fais depuis le début !

Du coup j'ai persevere dans cette vois;
| -y² +2 y1 y - y1² =0
| -y² +2 y2 y - y2² =0

Après en posant l'égalité je débouche sur
2 (y1 y-y2 y)-y1²+y2² =

(avec des a et b c'est plus lisibles, donc on a
2(ay-by)-a²+b²=0
2y(a-b)-a²+b²=0
2y(a-b)=a²-b²
y=(a²-b²)/(2(a-b))

Et la j'arrive plus à simplifier !
J'ai alors essayé de réinjecter dans l'équation de la parabole mais j'obtiens des trucs horribles!

J'ai peux être des problèmes de calculs, je ne vois pas comment aller plus loin...

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:07

TotoLebeau67 @ 22-02-2016 à 15:56

Autant pour moi Noreply, je n'avais pas cerné à quel moment du calcul tu étais. En fait, t'isoles y. Et tu peux utiliser une identité remarquable pour  (y2²-y1²).

Posté par
Noreply
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:11

hmmm...

Bon je ne vois pas pourquoi mais en posant sur ma calculette je trouve bien que

(a²-b²)/(2(a-b)) est égal à (1/2)(a+b)

Si quelqu'un pouvait m'expliquer d'où ça vient... je n'ai rien trouvais sur le net

(   (a²-b²) =/= (a-b)²   je ne vois pas pourquoi  a*a - b*b / (a+b) donne a + b   )

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:16

Ben dis donc, sacrées lacunes sur les identités algébriques !
Il ne te viendrait pas à l'idée de calculer (a+b)(a-b) ?

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:19

Citation :
3) Montrez que la tangente à T en K est parallèle à (M1M2). Déduisez-en qu'elle coupe les segments [PM1] et [PM2] en leurs milieux respectifs I1 et I2.
Vu qu'ici il y aura deux inconnues dans la fonction à dériver, dois-je faire des dérivées partielles ? On n'a jamais eu à traiter un cas pareil, ie dériver une fonction à plusieurs inconnues, dans aucune matière.


Mais qu'est-ce que tu racontes ? Où ça deux inconnues ?
Tu as un point sur la parabole dont tu as calculé les coordonnées. Tu sais donc former l'équation de la tangente en ce point, non ?
Et si tu as deux équations de droites, tu sais vérifier si elles sont parallèles ou non, n'est-ce pas ?

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:25

Noreply @ 22-02-2016 à 16:11


(   (a²-b²) =/= (a-b)²   je ne vois pas pourquoi  a*a - b*b / (a+b) donne a + b   )


Tu as fait une erreur de copie:
(   (a²-b²) =/= (a-b)²   je ne vois pas pourquoi  a*a - b*b / (a-b) donne a + b   )

Ensuite, t'as trois identités remarquables/algébriques:
(a+b)²=a²+2ab+b²
(a-b)²=a²-2ab+b²
a²-b²=(a-b)(a+b)
La quelle pourrait te servir, selon toi ?

Posté par
Noreply
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:33

Recomic35 @ 22-02-2016 à 16:16

Ben dis donc, sacrées lacunes sur les identités algébriques !
Il ne te viendrait pas à l'idée de calculer (a+b)(a-b) ?


C'est bête à dire mais j'ai perdu énormément de temps à cause de cette lacune ! Merci beaucoup !

Du coup, je trouve le bon y, mais quand le je réinjecte dans l'équation de la parabole j'ai à nouveau un problème..

y² = 2px,

ie x=y²/2p et y²=((a+b)/2)²

mais y=((a+b)/2)²  =/= de a*b !
(je dois trouver x = (1/2p)*a*b )

je ne trouve donc pas que x est égal à (1/2p) * a*b ...

Posté par
Recomic35
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:37

Pourquoi réinjecter dans l'équation de la parabole ? Le point d'intersection des deux tangentes n'est sûrement pas sur la parabole, voyons !
Par contre, si tu réinjectes l'ordonnée trouvée dans l'équation d'une des tangentes, tu vas bien trouver l'abscisse du point d'intersection.

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:54

Recomic35 @ 22-02-2016 à 16:19


Mais qu'est-ce que tu racontes ? Où ça deux inconnues ?
Tu as un point sur la parabole dont tu as calculé les coordonnées. Tu sais donc former l'équation de la tangente en ce point, non ?
Et si tu as deux équations de droites, tu sais vérifier si elles sont parallèles ou non, n'est-ce pas ?


Je trouve: TK: (yK/4p)y+(yK/2p)(yK-1/8)
Pour vérifier si deux droites sont parallèles, il faut voir si le coefficient directeur de ces deux droites est égal.
Le coef directeur de (M1M2) est bien (y2-y1)/(x2-x1), non ?

Posté par
TotoLebeau67
re : Problème de coniques, parabole 22-02-16 à 16:56

TotoLebeau67 @ 22-02-2016 à 16:54


Je trouve: TK: (yK/4p)y+(yK/2p)(yK-1/8)


Rectification: TK: x=(yK/4p)y+(yK/2p)(yK-1/8), sinon ce n'est pas une équation

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