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un cercle

Posté par eva71200 (invité) 11-11-06 à 11:13

bonjour,j'ai un exercice de mathémtaiques.Jel'ai pratiquement tout fait mais il me reste une question.
L'espace est muni d'un repère orthonormal.
a)démontrer que l'ensemble S d'équation :
x²+y²+z²-6x+4y-2z+10=0 est une sphère dont on précisera le centre et le rayon.j'ai trouvé que le centre a pour coordonnées 3;-2;1 et que le rayon=2
b)P est le plan d'équation : x+z-2=0
démontrer que l'intersection du plan P et de la sphère S est un cercle dont on précisera le centre et le rayon.
J'ai trouvé que le plan coupe la sphère car la distance de la sphère au plan est inférieur au rayon: 2/racine de 14 est inférieur à 2.le rayon de ce cercle vaut racine de 26/7.
La seule chose que je n'arrive pas à trouver ce sont les coordonnées du centre de ce cercle qu'on appellera H.
merci de bien vouloir m'aider.

Posté par
mikayaou
re : un cercle 11-11-06 à 11:14

bonjour

en projetant le centre de la sphère sur le plan P ?
.

Posté par
geo3
re : un cercle 11-11-06 à 12:07

Bonjour
Plan x + z -2 = 0 a comme direction per. (1,0,1)
La droite comprenant le centre (3,-2,1)  et per. à ce plan  a pour équations :
(x-3)/1 = (z-1)/1  et y+2=0   => x - 3 = z - 1  et y=-2 => x = z+2 et y =-2
intersection de cette  droite avec x+z-2=0 est (2, -2, 0) qui est le centre du cercle demandé;  pour le rayon on peut choisir un point gentil ( pas tjs facile à trouver) de ce cercle c-à-d un (x,y,z) tel que  x²+y²+z²-6x+4y-2z+10=0 et x+z-2=0 par ex. (1,-2,1) et la distance de (2,-2,0) à (1,-2,1) = rac (2)  (*)
sinon
on prend  la distance du centre (3,-2,1) de la sphère au plan x+z-2=0 qui pour moi est = à |3+1-2|/rac(2) =  2/rac(2) = rac(2) et non 2/rac(14)
on prend la relation métrique dans un triangle rectangle qui dit que la hauteur (ici le rayon du cercle ) est moyenne proprotionnelle entre les 2 segments qu'elle déterminent sur l'hypothénuse (2+rac(2)) et (2-rac(2))  =>
rayon du cercle au carré = (2-rac(2)).(2+rac(2)) = 4 - 2 = 2    
=>rayon = rac(2)
idem que (*)
A+

Posté par eva71200 (invité)re : un cercle 11-11-06 à 13:27

je suis désolé mais je ne comprends pas bien ta méthode pour trouver H et le rayon de ce cercle.si quelqu'un pourrait m'expliquer cela serait gentil.merci

Posté par
geo3
re : un cercle 11-11-06 à 14:00

Rebonjour
comprends-tu ceci
1)La droite comprenant le centre (3,-2,1)  et per. au plan x+z-2=0  a pour équations :
(x-3)/1 = (z-1)/1  et y+2=0   => x - 3 = z - 1  et y=-2 => x = z+2 et y =-2
*
2) es-tu d'accord sur l'intersection (2,-2,0)
*
3)es-tu d'accord pour dire que (1,-2,1) appartient au cercle ?
Dis moi quel(s) point(s) 1)2)3) reste(nt )  obscur(s)
As-tu vérifié la distance de (3,-2,1) au plan x+z-2=0 ??
A+

Posté par eva71200 (invité)re : un cercle 11-11-06 à 15:31

je comprends bien qu'il y a une droite mais je ne comprends pas ce qu'est (x-3)/1 ,(z-1)/1 et y+2=0 à quoi correspondent ces expressions je ne comprends pas non plus l'intersection ni pour dire que (1.-2.1) est un point du cercle
par contre j'ai revérifier mes calculs et la distance est bien 2/rac2
merci

Posté par
geo3
re : un cercle 11-11-06 à 16:46

Rebonjour
1) quelle sont les équations de la droite comprenant (x1,y1,z1) et de direction (a,b,c)
   c'est de la théorie : on a : (x-x1)/a = (y-y1)/b = (z-z1)/c = ( d'ailleurs le paramètre)
lorsque b=0 on a y-y1=0
*
2)l'intersection ( la droite et le plan) est la résolution du système   x-z - 2 = 0 , y+2=0 ,  x+z-2 = 0 où chacune de ces équations est bien vérifiée pour x=2, y=-2, et z=0
*
3)quelle est l'équation(s) d'un cercle ;  c'est une sphère inter un plan =>
x²+y²+z²-6x+4y-2z+10=0 et x+z-2 = 0
est-ce-que ces 2 équations ne sont pas vérifiées pour x=1, y=-2, z=1
c'est oui
*
et la distance de (2,-2,0) à (1,-2,1) n'est elle pas racine[(2-1)²+(-2+2)²+(0-1)²] = racine(2)
*
*
Quant à la 2ème méthode pour trouver le rayon :  soit AB un diamètre de la sphère et C un point du cercle (donc de la sphère); le triangle ABC est rectangle en C ; la projection de C sur l'hypothénuse AB = H  d'où
CH² = AH.HB
CH est le rayon du cercle
si O est le milieu de AB donc le centre de la sphère  on a
AH = OA - OH =  2 - racine(2)
HB = OB + OH =  2 + racine(2)
=> mon cacul de  12h07
Il m'est difficile de détailer d'avantage
A+



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