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Produit scalaire cube

Posté par
Nearraa
12-12-21 à 10:00

Bonjour.
Je me permet de poster ceci pour vous demander votre aide sur un exercice que j'ai du mal a résoudre.
Voici l'énoncé:

ABCDEFFH est un cube. I est le milieu de [EF] et K est le centre de la face ADHE.

1)a) En écrivant BK=BA+AK et AG=AB+BG, calculer BK.AG.
1)b) En écrivant BK=BA+AK et AI=AE+EI calculer BK.AI
1)c) En déduire que la droite (BK) est orthogonale au plan (AIG).
2) Se placer dans un repère orthonormé d'origine A et retrouver le résultat précédent  

Je vous remercie d'avance de votre aide voici la figure:

Produit scalaire cube

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:10

salut

pourtant on te mâche tout le travail dans chaque question !!

quelle relation lie les vecteurs AK et BG ?

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:13

Les deux vecteurs sont parallèle

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:18

ça ne veut rien dire ... (revoir un cours de seconde ou première) ...

des droites sont parallèles ... (ou pas) ...

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:22

Ducoup j'ai essayer de faire quelque chose mais je ne sait pas si je peut aboutir a quelque chose avec sa :
Je sait que BK=BA+AK et que AG=AB+BG
hors AK=1/2AE+1/2AD et BG=BF+FG
Alors :
BK.AG=(BA+1/2AE+1/2AD)(AB+BF+FG)
Je développe :
BK.AG=BA.AB+BA.BF+BA.FG+1/2AE.AB+1/2AE.BF+1/2AE.FG+1/2AD.AB+1/2AD.BF+1/2AD.FG
Si je réduit j'ai :
BK.AG=BA.AB+1/2AE.BF+1/2AD.FG
Et la je bloque je ne sait pas comment réduire ceci

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:24

Et non du coup si les droites sont parallèles les vecteurs sont colinéaires

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:28

ok mais on peut dire encore mieux : qui dit vecteurs colinéaires dit coefficient de colinéarité !! et quel est-il ici ?

on peut alors réduire considérablement tes calculs ...

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:30

Bien AK=1/2BG

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:45

et bien voila !!

donc tu peux te simplifier considérablement les calculs ...

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 11:59

Ok donc Je sait que BK=BA+AK et que AG=AB+BG
hors AK=1/2BG et BG=BF+FG
Alors : BK.AG=(BA+1/2BG)(AB+BF+FG)
Je distribue :
Bk.AG=BA.AB+BA.BF+BA.FG+1/2BG.AB+ 1/2BG.BF+1/2BG.FG
Je simplifie :
BK.AG=BA.AB+1/2BG.AB+1/2BG.BF+
1/2BG.FG  sauf que la je bloque je ne sait pas comment aller plus loin

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 12:01

inutile de décomposer BG ...

et repère les vecteurs égaux dans le cube ...

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 12:14

Ok donc sa fait que:
Je sait que BK=BA+AK et AG=AB+BG
Hors AK=1/2BG donc BK=BA+1/2BG
Donc j'ai:
BK.AG=(BA+1/2BG)(AB+BG)
BK.AG=BA.AB+BA.BG+1/2BG.AB+
1/2BG.BG
Sauf que la je ne sait pas comment réduire
Et sinon les vecteurs égaux sont
AB=EF=HG=DC
AD=EH=FG=BC
AH=BG
AF=DG
EG=AC
HF=DB
EB=HC
ED=FC

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 12:19

ok c'est tout bon ...

Nearraa @ 12-12-2021 à 12:14


BK.AG = (BA + 1/2BG).(AB + BG) = BA.AB + BA.BG + 1/2 BG.AB +
1/2BG.BG
sans oublier le point entre les parenthèses

maintenant n'oublie pas qu'il y a aussi plein de vecteurs orthogonaux ...

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 12:41

Ah oui mais je comprend pas quelque chose on ne peut pas réduire la si?
Enfin j'ai BK.AG=BA.AB+BA.BG+1/2BG.AB+
1/2BG.BG
je peut dire
BK.AG=-AB2+BA.BG+1/2BG.AB+
1/2BG.BG  mais je ne sait pas comment réduire plus

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 13:33

carpediem @ 12-12-2021 à 12:19

maintenant n'oublie pas qu'il y a aussi plein de vecteurs orthogonaux ...

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 13:44

Ouai je suis d'accord mais il y en as beaucoup trop je vais pas les écrire je sait que AB et BF sont orthogonaux par exemple mais pour reduire cela ne me sert a rien par exemple l'ange ABG ne fait pas 90° donc ce n'est pas orthogonal

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 13:57

J'ai rien dit j'suis un petit peut long a comprendre oui effectivement BA et BG sont orthogonaux donc valent 0 et 1/2BG.AB sont orthogonaux aussi se qui fait qu'il me reste
BK.AG=-AB2+ 1/2BG.BG

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 13:58

ben ne regarde que ce qui apparaissent dans ton résultat final !!!

carpediem @ 12-12-2021 à 12:19


BK.AG = (BA + 1/2BG) . (AB + BG) = -AB^2 + BA.BG + 1/2 BG.AB + 1/2BG^2

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 13:59

Oui desolé je me suis corriger au dessus il ne reste donc que
BK.AG=-AB2+ 1/2BG.BG

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 14:13

Par contre j'ai beau réfléchir je ne comprend pas comment réduire 1/2BG.BG a moin que cela ne fasse que 1/2BG en fin de compte je ne suis pas sur

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 14:18

un peu de sérieux !! : BG * BG = BG

diagonale d'un carré ...

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 14:23

Oui mais on as 1/2 devant BG et 0,5x1=0,5 donc 1/2BG.BG= BG non je ne comprend pas bien

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 14:32

Ah non je suis pas sur mais ducoup on aurais
BK.AG=-AB2+ (BG2/2)

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 14:45

ne sais-tu pas calculer la diagonale d'un carré ? (collège)

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 14:48

Beh BC2+CG2=BG2

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 15:12

Mais je ne comprend pas a quoi cela peut me mener avec mon 1/2BG.BG il faut que je remplace par((BC2+CG2)/2).(BC2+CG2) ?

Posté par
carpediem
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 16:31

Nearraa @ 12-12-2021 à 14:48

Beh BC2+CG2=BG2
et bien voila !!!

et inutile de passer par la racine carrée comme tu le fais dans ton msg suivant ...

maintenant quel est le côté du cube ?

conclusion : résultat final ?

et il eut être utilie de lire 'ensemble des questions du pb ?

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 16:43

J'ai pas bien compris le coté du cube? Celui concerné par BG? C'est BCGF?
Mais du coup nous en étions a
BK.AG=-AB2+ 1/2BG.BG
Or on as dit que BG2 c'est BC2+CG2 donc on as
BK.AG=-AB2+((BC2+CG2)/2).(BC2+CG2) mais ducoup si je ne met pas les racines les carrés disparaissent? Faut il que je distribue mes parenthèses maintenant?

Posté par
Bouboux
re : Produit scalaire cube 12-12-21 à 23:01

Bonjour,

Je me permets d'apporter un petit coup de main à Nearraa.

En fait tu as BG2=BC2+CG2 = 2 * AB2 (car dans un cube toutes les arrêtes sont égales)
Et donc BG = \sqrt(2*AB^2) = \sqrt(2)AB

En fait, la longueur de la diagonale d'un carré est toujours égale à \sqrt(2) multiplié par la longueur du côté du carré.

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 10:33

euh j'ai pas bien compris la?
sa veut dire que j'ai BK.AG=-AB²+((2xAB²) ?
j'ai pas bien compris

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 12:16

Bonjour,
16h43 : BK.AG = - AB² + 1/2 BG.BG .
Ensuite :
BK.AG = - AB² + 1/2 BG² = - AB² + 1/2(2BC²) .
Et si tu appelles  a  la longueur des côtés du cube . . . .

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 12:28

Ah ok je crois que je l'ai sa me fait 1/2(2AB2) donc on as donc -AB2+AB2 donc le produit scalaire vaut 0

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 17:40

D'accord.

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 17:45

C'est ça?

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 17:48

Oui. Tu peux maintenant attaquer la question 1.b).

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 18:22

Pour la 1)b)
Je sait que BK=BA+AK et que AI=AE+EI or AK=1/2BG et EI=1/2EF
J'ai:
BK.AI=(BA+1/2BG).(AE+1/2EF)
BK.AI=BA.AE+BA.1/2EF+1/2BG.AE+
1/2BG.1/2EF
Soit BK.AI=BA.1/2EF+1/2BG.AE
Par contre de la je ne sait plus d'où m'orienter

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 19:37

Maintenant, remplace EF par AB et BG par BF + FG.

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 19:58

En gros j'aurais
BK.AI=-AB.AB+(1/2(BF+FG)).AE
Donc:
BK.AI=-AB2+(1/2(BF+FG)).AE
Je distribue le BF et FG sur AE?

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 20:48

FG.AE = ??

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 20:49

FG.AE=0 c'est orthogonal

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 20:55

Ducoup il reste
BK.AI=-AB2+1/2(BF.AE)
Sauff que BF et AE sont égaux donc cela revient a BF.BF donc
BK.AI=-AB2+1/2(BF2)
Or c'est un carrée et chaque arrête est égal donc BF=AB  donc on as
BK.AI=-AB2+1/2(AB2)
Seul détail le 1/2 me bloque

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 21:03

Le premier terme de l'expression de BK.AI est erroné (cf 18h22 et 19h58).

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 21:05

Je comprend pas il fallais laisser AK et pas 1/2BG?

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 21:09

Le premier terme est  - 1/2 AB²  et non  - AB² .

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 21:15

Je comprend pas a partir d'ou est l'erreur
J'ai BK.AI=(BA+1/2BG).(AE+1/2EF)  si je distribue je reviens a ce que j'ai fait dans l'énoncé on me dit que BK c'est BA+AK mais AK c'est 1/2BG je comprend pas

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 21:29

Ah oui pardon je recommence
Je sait que BK=BA+AK et que AI=AE+EI or AK=1/2BG et EI=1/2EF
J'ai:
BK.AI=(BA+1/2BG).(AE+1/2EF)
BK.AI=BA.AE+BA.1/2EF+1/2BG.AE+
1/2BG.1/2EF
Soit BK.AI=BA.1/2EF+1/2BG.AE
Maintenant je remplace EF par AB donc j'ai:
BK.AI=-AB.1/2AB+1/2BG.AE
Maintenant je remplace BG par BF + FG.
BK.AI=-AB.1/2AB+(1/2(BF+FG).AE
Je distribue:
BK.AI=-AB.1/2AB+(1/2(BF.AE+FG.AE)
Or FG.AE=0 donc il me reste
BK.AI=-AB.1/2AB+(1/2(BF.AE)
Or BF et AE sont égaux donc j'ai  
BK.AI=-AB.1/2AB+(1/2(BF2)
Mais nous sommes dans un carrée chaque arête est égale je peut donc remplacer BF par AB donc:
BK.AI=-AB.1/2AB+(1/2(AB2)
Soit -1/2 AB2 + 1/2 AB2 = 0
Donc BK.AI=0 c'est ça?

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 21:32

Oui.

Posté par
Nearraa
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 21:42

Pour la 1)c) il me suffit de dire que étant donné que BK est orthogonal a AG et que BK et aussi orthogonal a AI par conséquent je peut dire que BK est orthogonal au plan (AIG) c'est ça?

Posté par
Priam
re : Produit scalaire cube 13-12-21 à 22:03

Oui.



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