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Tétraèdre trirectangle

Posté par
beatricebach
02-05-15 à 16:04

Bonjour à tous,
J'ai un dm à faire et je suis complètement bloquée dès la première question.

(O,i,j,k) est un repère orthonormé de l'espace. p,q,r sont trois nombres réels strictement positifs. P,Q,R sont les points de coordonnées: P(p;0;0), Q(0;q;0) et R(0,0,r)

1/ Déterminer une équation du plan (PQR)
2/ a) Donner une représentation paramétrique de la droite orthogonale au plan (PQR) passant par le point O.
    
b) En déduire les coordonnées du point H projeté orthogonal du point O sur le plan (PQR)

c) En déduire que : 1/OH²=1/p²+1/q²+1/r²

3/ En exprimant le volume du tétraèdre OPQR de deux façons, démontrer que "Le carré de l'aire du triangle PQR est égal à la somme des carrés des aires des trois autres faces du tétraèdre"


Merci d'avance pour votre aide

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 02-05-15 à 16:39

Bonjour

ton plan admet pour équation ax+by+cz+d=0 avec a, b et c non tous les 3 nuls en même temps

écris que tes points P,Q et R appartiennent à ce plan....

Posté par
Glapion Moderateur
re : Tétraèdre trirectangle 02-05-15 à 17:30

Bonjour, tu as même un raccourci, on voit facilement que l'équation du plan est x/p+y/q+z/r=1
Puis pour 2, tu as un vecteur normal au plan (1/p;1/q;1/r) donc très facilement les équations paramétriques de la perpendiculaire.

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 12:54

malou, si je fais ça j'obtiens que p appartient à P si ap+d=0, Q appartient à P si bq+d=0 et R appartient à P si cr+d=0

mais après, je ne vois pas comment déterminer l'équation du plan ...

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:09

en fait j'y suis arrivée, on choisit d=-1 sans justification?

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:16

je bloque complètement sur la question 3 b), je ne comprend pas comment déterminer les coordonnées du point H ..

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:17

d peut prendre n'importe quelle valeur (non nulle, sinon, a , b et c seraient nuls en même temps), normal....un plan admet une infinité d'équations ....

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:19

tu dois écrire que H appartient à la droite orthogonale (dont tu as déterminé un système d'équations paramétriques juste au dessus)
et H appartient aussi au plan

donc tu dois "injecter" les coordonnées d'un pt qcq de ta droite, dans ton équation de plan, et cela va te donner la valeur du paramètre
et tu en déduiras le point H avec cette valeur trouvée du paramètre

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:26

j'arrive à: 1/p*(1/p)*t+(1/q)*(1/q)*t+(1/r)*(1/r)*t=1 donc ((1/p)²+(1/q)²+(1/r)²)*t=1

c'est ça? et après je bloque

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:42

oui, c'est ça
et de là tu tires t
bon, pas beaucoup d'intérêt et un peu imbuvable

par contre, tu continues
OH²=x²+y²+z²=t²(1/p² + 1/q²+ 1/r²)
et
si tu remplaces t² par sa valeur trouvée (l'imbuvable à écrire ! ) tu trouves OH² puis 1/OH² comme l'énoncé le préconise

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:49

pour être sure de pas me tromper,
t = 1/((1/p)²+(1/q)²+(1/r)²) ?

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:51

oui, c'est ça

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:53

et une fois avoir tiré t, comment je fais pour avoir les coordonnées claires de H?

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:54

claires....!!

x=t*1/p etc....ça pourra pas être génial !

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:56

H a pour coordonnées
x= (1/p)*(1/(1/p)²+(1/q)²+(1/r)²)

et on fait pareil pour y et z , on remplace ?

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:57

oui, pareil..;donc tu vois pas vraiment génial !

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:57

oui il faut remplacer t dans la représentation paramétrique pour avoir les coordonnées de H ?

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 13:57

oui en effet, super compliqué..

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:03

une autre petite question, pourquoi pour OH² on élève pas aussi (1/p)²+(1/q)²+(1/r)² au carré ?

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:07

x=t*1/p donc x²=t²*1/p² etc.....

et OH² = x²+y²+z² = t²(1/p²+1/q² + 1/r²) c'est une simple mise en facteur de t²

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:12

super merci ..

pouvez vous m'aiguiller pour la dernière question svp

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:19

avant de commencer la dernière question je bloque encore...
lorque qu'on remplace t² par la valeur trouvé, on trouve donc OH²= (1/(1/p²+(1/q²)+(1/r²)))²* ((1/p²)+(1/q²)+(1/r²))  ???

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:22

volume = 1/3* base * hauteur relative à cette base

tu peux prendre PQR comme base, et donc la hauteur relative sera OH

tu peux prendre OPQ comme base, et donc la hauteur relative sera OR

par exemple....

tu écris que ces deux volumes sont égaux bien sûr

et tu trouves ton résultat !

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:22

14h19, oui c'est bon

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:23

et après je n'arrive pas à retrouver 1/p² + 1/q² + 1/r ²

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:25

et pour ce qui est du volume, comment on fait pour remplacer, je ne connais ni l'aire de PQR ni OH

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:26

si
prends l'inverse !

tu as qq chose du genre

OH²= 1/M² * M = 1/M

1/OH² = M avec M = (1/p²)+(1/q²)+(1/r²)

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:29

l'aire de PQR, c'est celle que tu cherches, tu l'appelles A

OH tu connais son carré

et tu remarques que dans ta phrase (dernière question, on ne parle que de carrés)

1/3 * A * OH = ....

puis tu élèves au carré les deux membres, ce sera toujours égal

et tu en tireras A² comme demandé

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:34

mais OR par contre on ne le connait pas du tout

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:38

je suis vraiment désolée mais j'ai vraiment du mal à comprendre comment faire pour cette question

Et comment ensuite on pourra montrer que l'aire du triangle est égale à la somme des carrés des aires des trois autres faces du tétraèdre

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:40

mais si ! OR=r voyons !

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:43

a oui c'est vrai
donc 1/3*OH*APQR=1/3*r*AOPQ?

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:44

tu peux calculer l'aire de OPQ, tu connais OP et OQ

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:48

OPQ= (q*p)/2 ?

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:50

oui

maintenant, tu écris que tes deux volumes sont égaux
tu en déduis une autre égalité en élevant les deux membres au carré

et si tu ne fais aucune erreur de calcul, c'est bon !

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:55

j'arrive pour l'instat à A²= 1/4* (p²+q²+r²)/OH²
ensuite je fais comment ??

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 14:58

je pense que je me suis trompée en plus..

A²= (r²*(q²*p²)/4)/OH²

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:00

2 erreurs...

A²=1/OH² *1/4( ????) ce n'est pas ce que tu as écrit dans la parenthèse....

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:02

le deuxième post n'est pas bon non plus? je ne vois pas ou je me suis trompée

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:02

oui, mieux...

A²=(1/OH²)*(p²q²r²/4) oui !

remplace 1/OH² par sa valeur

et multiplie chaque fraction par p²q²r² au numérateur
cela va se simplifier

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:06

en multipliant par p²q²r² je ne vois pas comment cela peut se simplifier puisque les dénominateurs ne sont pas les mêmes

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:08

p²q²r²/p² = q²r² eh !

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:10

mais on a pas le droit de multiplier simplement le numerateur, ca ne fait plus le même résultat sinon

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:13

eh dis donc....p²q²r² doit être distribué sur les 3 termes de ta parenthèse

et comment tu fais pour multiplier une fraction par un nombre ! tu multiplies seulement le numérateur !!

si tu multiplies haut et bas, tu obtiens une fraction égale ! mais tu n'as pas multiplié !

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:14

oui d'accord donc
A²= qr²+pr²+pq²* (p²q²r²/4)

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:19

non A²= (qr²+pr²+pq²)/4 ?

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:20

il te manque des carrés



A²=(1/p² + 1/q² + 1/r²)*(p²q²r²/4)=(q²r²/4)+(p²r²/4) +(p²q²/4)

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:22

oui j'avais oublié de mettre les parenthèses


et une fois qu'on a ce résultat c'est fini ??

car q²r²/4 c'est l'aire au carré de OQR ? et ect...

Posté par
malou Webmaster
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:23

oui, on dit le carré de l'aire plutôt !

oui, ouf ! fini !
tu as été bien tenace ! c'est bien ! je reconnais que ce n'était pas très marrant à écrire !

Posté par
beatricebach
re : Tétraèdre trirectangle 06-05-15 à 15:25

Merci beaucoup, oui c'était un exercice compliqué et pénible

Merci encore mille fois pour votre temps et votre aide

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