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Valeur maximale d'un angle

Posté par
Marion8
27-03-13 à 18:44

Bonjour!
Je souhaiterai bénéficier de votre aide pour un exercice de géométrie...

(O;vecteurs OA; OB; OD) est un repère orthonormé.
C a pour coordonnées (1;1;0). M est un point de [DC] tel que vecteurDM=tdevecteurDC avec t[0;1].

Objectif: Trouver la valeur de t pour laquelle la mesure de l'angle AMB est maximale.

On a une pyramide avec une base carrée contenant les lettres OACB (O au fond A devant puis les autres lettres se suivent dans l'ordre) et D est le sommet.

1. a) Calculer l'angle AMB lorsque M est en C, puis lorsque M est en D.
   b) Calculez les coordonnées des points A, B, D.
   c) Déduisez-en que M a pour coordonnées (t;t;1-t).
2. a) Démontrez que cos()=vecteurMA.vecteurMB/MA².
   b) Calculer vecteurMA.vecteurMB et MA² en fonction de t.
   c) Déduisez-en que cos()= 3t²-4t+1/3t²-4t+2
3. Afin de trouver la valeur de t pour laquelle est maximale, on est amené à étudier, sur l'intervalle [0;1], les variations de la fonction f définie par f(t)=3t²-4t+1/3t²-4t+2.
   a) Etudiez les variations de f et dressez le tableau de variation.
   b) Pourquoi la mesure de est-elle maximale lorsque la valeur de t est minimale?
   c) Précisez cette valeur de t.
   d) Déduisez-en .

Et voilà =)! Merci d'avance pour votre aide.

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 19:36

Bonjour,

et qu'as tu fait ?

Valeur maximale d\'un angle

il y a là dedans des questions triviales, questions de cours (définition d'un produit scalaire, d'un repère etc ..), avec une réponse, calculs compris en une ligne !
donc sur quelles questions coinces tu ?

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 19:40

Et bien déjà la première, je pense que c'est tout bête mais je ne vois pas... ^^

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 20:15

question 1a : quand M est en C tu ne vois pas que l'angle AMB c'est alors l'angle ACB ??????
c'est limite "je ne réfléchis même pas et on va me donner la solution toute cuite"
eh bien non.

je t'accorde que "quand M est en D" c'est un peu plus compliqué, car c'est alors l'angle ADB
pour calculer cet angle, remarquer que le triangle ABD est particulier...
en évaluant les distances AD, AB et BD

enfin la 1b c'est réponse instantannée et immédiate : c'est la définition d'un repère !!!!
dans le repère (O, OA, OB, OC) par définition O a pour coordonnées (0; 0; 0) A a pour coordonnées (???)
etc

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 20:44

J'avoue que pour la 1 a) vous avez eu complètement raison... Je viens de regarder ma figure et je me suis sentie idiote... ^^

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 20:50

bof des fois on est un peu aveugle, il suffit que le problème semble un peu long et hop, les bras tombent dès le début et on n'arrive plus à penser

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 20:57

C'est tout à fait ça! ^^ Est-ce correct si je dis que l'angle AMB= l'angle ACB= 90° ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 20:58

pour M en C, oui.

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:11

Bon pour M et D on obtient AMB=ADB, mais pour la valeur... je ne vois pas puisqu'on ne connait que celles des angles de la base...

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:16

Faudrait-il se fixer sur le triangle isocèle ABD?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:17

ne serait-il que isocèle ?

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:20

Carément équilatéral?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:22

eh oui : chacun de ses côtés est la diagonale d'un carré de côté 1 !

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:25

Mais comment on sait ça?

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:31

Je vois que votre pyramide semble être régulière mais ce n'est pas le cas de celle qui est dans mon livre... En effet la droite (OD) est perpendiculaire à la droite (AB) et (OB)...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:32

que le repère orthonormé a OA = OB et donc que AB est la diagonale d'un carré construit sur ces deux côtés OA et OB ????
et idem pour les autres.

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:36

Ah mais oui! C'est exact! ^^

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:40

Citation :
votre pyramide semble être régulière
Non.
ma droite OD est perpendiculaire à OA et OB,
c'est une vue en perspective cavalière
mais peut être subis tu un effet de retournement visuel : tu la "vois" par dessous, alors qu'elle est bien dessinée vue de dessus.
la base carrée OACB
la perpendiculaire OD à cette base en O.

si tu veux des pointillés :

Valeur maximale d\'un angle
pour qu'elle soit régulière il faudrait que D soit à la verticale du centre de OACB, ce qui n'est pas.

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:43

Ah ok! =)

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 21:52

Donc j'ai A(0,0,1) B(1,0,0) et D(0,1,0)

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:00

quand on définit un repère (O; OA; OB; OD) dans cet ordre, l'axe des abscisses (x) c'est OA, l'axe des ordonées (y) c'est OB et l'axe des cotes (z) c'est OD
et il est traditionnel de citer les coordonnées d'un point dans l'ordre (x; y; z) et pas "tout mélangé"

Valeur maximale d\'un angle

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:05

Ah! Effectivement, j'ai tout mélangé...

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:11

Donc au final j'ai A(1,0,0) B(0,1,0) et D(0,0,1). J'ai commencé la c) mais je ne connais plus la formule pour calculer les coordonnées de M... Je pense qu'il faut s'aider de DM=tDC mais je ne vois pas comment l'utiliser...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:22

les coordonnées d"un point M(x; y; z) sont par définition les nombres réels tels que

\overrightarrow{OM} = x \overrightarrow{OA} + y \overrightarrow{OB} + z \overrightarrow{OC}

il s'agit donc de "projeter" la relation \overrightarrow{DM} = t \overrightarrow{DC} sur les axes

par exemple en écrivant des relations de Chasles :

\overrightarrow{OM} = \overrightarrow{OD} + \overrightarrow{DM} = \overrightarrow{OD} + t \overrightarrow{DC}

et \overrightarrow{DC} = \overrightarrow{OC} - \overrightarrow{OD} = \overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB} - \overrightarrow{OD}
etc...

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:29

Ah ok super! Merci! =)

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:37

Ah en fait non... Je ne comprends pas bien la deuxième relation de Chasles... =$

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:48

(je laisse tomber le LaTeX, on va dire que tout est en vecteurs, hein, c'est plus facile à taper)

DC = OC - OD c'est une relation archi classique : différence de deux vecteurs.
si on veut on peut écrire de façon plus "Chasles" : DC = DO + OC
et comme DO = - OD ...
quant à la deuxième moitié de cette ligne,
c'est OC = OA + OB parallélogramme OACB = somme de vecteurs
là aussi si on veut décomposer à mort :
Parallélogramme OACB donc OB = AC, puis encore Chasles bien classique OC = OA + AC, et donc OC = OA + OB

mais il suffit de connaitre ces quelques raccourcis pour éviter des lourdeurs dans la rédaction et les calculs !

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:49

En fait c'est bon j'ai pris un autre chemin! =)

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:50

J'ai évité Chasles et je trouve les bonnes coordonnées. Bon pour la question suivante il faut s'aider simplement de la formule du cours non?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:52

Oui on n'est pas obligé de tout rédiger avec Chasles
tout dépend du niveau de "justification" demandé.
après tout, le but de l'exo ce n'est pas tellement ça, c'est la suite ...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:53

ben oui, comme je disais : c'est pratiquement la définition du produit scalaire

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:55

Non en fait je viens de voir la formule du cours et ça n'y ressemble pas trop pour la 2 a)...

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 22:59

J'ai BC²=AB²+AC²-2AB*AC*cosA

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:00

que \overrightarrow{MA}.\overrightarrow{MB} = ||MA||.||MB||.\cos \alpha
tu trouves que ça ne ressemble pas à \cos \alpha = \dfrac{\overrightarrow{MA}.\overrightarrow{MB}}{MA.MB}

quand je te dis définition du produit scalaire, je ne te parle pas d'Al Kashi ...

et au fait, en longueur, MA ne serait pas = MB par hasard ?? justifier ?

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:01

Si si! Mais j'avais oublié que les doubles barres représentaient la norme du vecteur... ^^

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:02

Plutôt embêtant du coup...

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:06

Et comme MA=MB alors on obtient MA² c'est ça?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:08

ben oui. et ç'est juste ça qui est demandé à la 2a

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:09

Bon ensuite pour la b) je ne vois pas comment procéder... Je dois calculer les coordonnées des vecteurs? Et dans le cas de MA² que dois je faire?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:12

oui.
calculer les coordonnées des vecteurs et appliquer la formule du produit scalaire x x ' + y y '
et calculer MA² c'est le carré de la distance de A à M !!
là aussi distance de deux points = vieille formule de cours.

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:18

euh j'ai trouvé 0 pour MA.MB est-ce normal??

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:24

evidement non, ça voudrait dire qu'ils sont perpendiculaires !
tu as dû te mélanger dans les coordonnées
coordonnées de vecteur MA = ...
coordonées de vecteur MB = ...

ou alors une erreur de signe dans un produit en développant le produit scalaire

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:25

Et je ne retrouve pas la vieille formule de cours...

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:26

Ah c'est bon je sais où je me suis trompée! =)

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:30

Du coup j'ai obtenu 3t²-2t+1

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:33

Euh en fait c'est 3t²-4t+1 =)

Posté par
mathafou Moderateur
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:40

"la vieille formule de cours" : distance d de P à Q : d² = (xP - xQ)² + (yP - yQ)² + (zP - zQ)²

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:43

Oui je viens de la retrouver moi aussi! =)

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 27-03-13 à 23:59

Pour la 3 a) je ne dois pas calculer la dérivée dans ce cas, il vaut mieux factoiser et analyser comme ça non?

Posté par
Marion8
re : Valeur maximale d'un angle 28-03-13 à 00:02

Et utiliser delta... non?

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