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Sphère

Posté par
cheryl
08-04-18 à 23:23

Bonsoir, pouvez vous m'aider à resoudre cet exercice et merci d'avance !
(S) est la sphère d'equation cartésienne :
X2+y2+z2+2x-2y+z-1=0
(D) est la droite ayant deux équations :
x-2y+z- =0
x-y+z-2=0
Montrer que (D) ne coupe pas la sphère (S)

Posté par
lg124
re : Sphère 09-04-18 à 00:11

Bonjour,

Où bloques-tu?

On peut commencer par déterminer le centre et le rayon de la sphère.

Posté par
cheryl
re : Sphère 09-04-18 à 00:28

S((-1,1,-1/2),R=13/2)

Posté par
lg124
re : Sphère 09-04-18 à 00:36

ok.

Maintenant la distance de (D) à \Omega.

Posté par
cheryl
re : Sphère 09-04-18 à 00:54

C'est la ou je bloque !!

Posté par
cheryl
re : Sphère 09-04-18 à 00:54

Je ne sais pas comment utiliser ces deux equations !

Posté par
lg124
re : Sphère 09-04-18 à 01:06

Tu sais calculer la distance d'un point à un plan?

Si on note d_1 et d_2 les distances respectives entre \Omega et les plans,
la distance recherchée est d = \sqrt{d_1²+d_2²}

Posté par
cheryl
re : Sphère 09-04-18 à 01:42

Donc je vais calculer deux distances ?! (Est-ce la seule methode ?!, je ne comprends pas!)

Posté par
Zormuche
re : Sphère 09-04-18 à 02:42

oui, puis il te suffira de vérifier si d>sqrt(13)/2

Posté par
flight
re : Sphère 09-04-18 à 08:42

salut

il en manque pas un bout ici : "x-2y+z- =0 " ?

Posté par
lake
re : Sphère 09-04-18 à 10:09

Bonjour,

  

Citation :
Si on note d_1 et d_2 les distances respectives entre \Omega et les plans,
la distance recherchée est d = \sqrt{d_1²+d_2²}


Certainement pas!

Posté par
lake
re : Sphère 09-04-18 à 11:09

De toute manière, une méthode efficace ici consiste à trouver un système d'équations paramétriques de la droite D et de remplacer dans l'équation de la sphère.

  On obtient une équation du second degré d'inconnue le paramètre qui a ou pas des solutions. Et du coup, il est inutile de déterminer le centre et le rayon de la sphère.

Posté par
cheryl
re : Sphère 10-04-18 à 01:10

Comment je pourrais avoir la représentation parametrique de la droite (D) a partir de deux equations ?

Posté par
lake
re : Sphère 10-04-18 à 07:25

Par exemple, tu choisis z comme paramètre  en écrivant z=k.
Puis tu exprimes x et y en fonction de k.

Posté par
lake
re : Sphère 10-04-18 à 09:19

Au fait, tu pourrais répondre à ceci:

  

Citation :
il en manque pas un bout ici : "x-2y+z- =0 " ?

Posté par
cheryl
re : Sphère 10-04-18 à 15:05

C'est z-1 desolée j'y avais pas fait attention

Posté par
cheryl
re : Sphère 10-04-18 à 15:06

Je trouve :
X=3-k
Y=1
Z=1
Donc on peut en déduire un point A(0,1,3) appartenant à la droite et son vecteur directeur (-1,0,1)
Et apres je calcule la distance!

Posté par
lake
re : Sphère 10-04-18 à 15:13

Citation :
Je trouve :
X=3-k
Y=1
Z=1


Une erreur de frappe:

  \begin{cases}x=3-k\\y=1\\z=k\end{cases}

On cherche maintenant si la droite coupe la sphère; pour ce faire, on remplace x,y,z dans l'équation de la sphère par leurs valeurs en fonction de k

  Tu vas obtenir une équation du second degré en k

  Si son discriminant est négatif, cela signifiera que ton équation n'a pas de solutions.

  Autrement dit: que la droite D ne coupe pas la sphère.

Posté par
cheryl
re : Sphère 10-04-18 à 15:15

Est-ce que je peux calculer tout simplement la distance ?!

Posté par
lake
re : Sphère 10-04-18 à 15:17

Mais non! Il suffit de faire comme je te l'ai écrit.

Posté par
cheryl
re : Sphère 10-04-18 à 15:18

Oui je l'ai dejà essayé et votre methode est juste , je trouve la bonne réponse , je me suis juste demandée si la mienne était juste aussi ou pas !

Posté par
lake
re : Sphère 10-04-18 à 15:19

Pour information, on tombe très vite sur l'équation:

   2k^2-7k+13=0

qui n'a pas de solutions dans \mathbb{R}

Posté par
cheryl
re : Sphère 10-04-18 à 15:20

Ouiii , merci beaucoup!!

Posté par
lake
re : Sphère 10-04-18 à 15:23

Citation :
Est-ce que je peux calculer tout simplement la distance ?!


La distance entre le centre de la sphère et la droite.

On peut: il faut établir l'équation du plan perpendiculaire à la droite et passant par le centre C de la sphère.

Calculer les coordonnées de l'intersection H de ce plan avec la droite.

Enfin, calculer la distance CH.

Beaucoup de complications...

Posté par
lake
re : Sphère 10-04-18 à 15:33

Pour information encore, on trouve:

  CH=\dfrac{9\sqrt{2}}{4} supérieur au rayon \dfrac{\sqrt{13}}{2} de la sphère.

Posté par
lafol Moderateur
re : Sphère 10-04-18 à 16:00

Bonjour
petite variante pour montrer qu'il n'existe aucun point (x,y,z) qui vérifie à la fois l'équation de la sphère et les deux équations de la droite (sans passer par une représentation paramétrique de la droite... on le fait quand même un peu, sans le dire, quand on résout le système ...)

 \\ \left\{\begin{array}{l}x^2+y^2+z^2+2x-2y+z-1=0\\x-2y+z-1 =0\\  x-y+z-2=0 \end{array}\right.

entraine \left\{\begin{array}{l}x^2+y^2+z^2+x = 0\\ x-2y+z-1 =0\\  y = 1\end{array}\right. (en reportant la deuxième équation dans la première et en la soustrayant à la troisième)

qui entraine à son tour  \left\{\begin{array}{l}x^2+1+z^2+x = 0\\ x+z-3 =0\\  y = 1\end{array}\right. (en remplaçant tous les y par des 1)

la première équation avec z = 3-x qui provient de la deuxième donne  x^2 +1+ 9 - 6x + x^2 + x = 0, ou encore 2x^2-5x +10=0 qui n'a pas de solution réelle puisque \Delta = 25 - 80 < 0

Posté par
cheryl
re : Sphère 10-04-18 à 16:55

Mercii pour vos aides!!!

Posté par
cheryl
re : Sphère 10-04-18 à 16:57

@lake. C'est vrai que pour calculer la distance c'est difficile !

Posté par
lake
re : Sphère 10-04-18 à 18:11

Citation :
C'est vrai que pour calculer la distance c'est difficile !


  Pas plus que ça; c'est une méthode pour déterminer la distance d'un point à une droite. (Il en existe d'autres qui passent par l'étude des variations d'une fonction).

Mais ici, il est préférable de procéder comme écrit à 11h09 ou résoudre le système des 3 équations comme proposé par lafol



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