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Vecteur dans l'espace

Posté par
marloubres
10-10-24 à 20:01

Bonjour !
Besoin d'un petit coup de pouce pour cet exo svp 😁:

Exercice 1 :
On considère un tétraèdre ABCD de l'espace. On note E et F les milieux respectifs de [AD] et [BC] et on
définit les points G et H par
AG = 1/3 AB et CH = 2/3 CD. ( AG AB et CH sont bien des vecteurs)
Démontrer que les points E, F, G et H sont coplanaires.
Conseil : il est très utile de faire une figure

En vous remerciant !
Louis

Posté par
malou Webmaster
re : Vecteur dans l'espace 10-10-24 à 20:04

Bonjour

tu nous montres ta figure ?

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q05 - Puis-je insérer une image dans mon message ? Comment faire ? Quelle image est autorisée ?



où en es-tu ?

Posté par
marloubres
re : Vecteur dans l'espace 10-10-24 à 20:10

J'ai tracé la figure ci dessous et je pense qu'il faut faire une combinaison linéaire avec FG = xFE + yFH mais je n'arrive pas à des résultats concluants

Vecteur dans l\'espace

**image tournée et recadrée**

Posté par
LeHibou
re : Vecteur dans l'espace 10-10-24 à 22:38

Bonjour,

Tu peux utiliser un repère d'origine 0 et dans les trois vecteurs de base sont OA, OB et OC. Tu peux alors exprimer les coordonnées des points E, F, G, H dans ce repère, par exemple :
E (1/2, 0, 0)
F(0,1/2,1/2)
...
Il te sera alors facile de prouver la coplanéité en calculant l'équation d'un plan passant par 3 des points et en montrant que le 4ème point appartient au même plan.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 11-10-24 à 10:12

Bonjour,
Lire D au lieu de O ?

Posté par
LeHibou
re : Vecteur dans l'espace 11-10-24 à 10:42

Citation :
Lire D au lieu de O ?

Exact, dans le texte c'est bien D.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 12-10-24 à 09:29

Rebonjour,

Citation :
Conseil : il est très utile de faire une figure
En fait, il y a des figures plus "parlantes" que d'autres.
J'en propose une qui peut aider à trouver une démonstration utilisant les propriétés des barycentres :
Vecteur dans l\'espace

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 12-10-24 à 09:56

Si les barycentres n'ont pas été vus, on peut utiliser des relations vectorielles.
Un indice :
Si les points E, F, G, H sont coplanaires, les droites (EF) et (GH) sont sécantes en un point qui n'est pas n'importe où.

Posté par
tetras
re : Vecteur dans l'espace 22-03-25 à 11:35

bonjour
j'ai essayé de faire cet exercice

\vec{EF}=\frac{-1}{2}\vec{DA}+\frac{1}{2}\vec{DC}+\frac{1}{2}\vec{DB}

\vec{GH}=\frac{-2}{3}\vec{DA}+\frac{1}{3}\vec{DC}-\frac{1}{3}\vec{DB}
est ce juste?
et la méthode correcte?
\vec{EF} et \vec{GH} ne sont pas colinéaires

merci

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 23-03-25 à 13:47

D'après la figure, les vecteurs EF et GH ne semblent pas colinéaires.
Mais c'est un peu hors sujet.
As-tu vu les barycentres ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 23-03-25 à 13:51

Je n'ai pas vérifié tes égalités vectorielles ; elle sont peut-être justes, mais ne me semblent pas utiles.

Posté par
tetras
re : Vecteur dans l'espace 23-03-25 à 14:09

non je ne connais pas les barycentres

Posté par
tetras
re : Vecteur dans l'espace 23-03-25 à 14:10

les vecteurs ne sont pas colinéaires mais sont exprimés dans la même base donc ils sont coplanaires, non?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 23-03-25 à 14:27

Non.
Il faudrait une base avec seulement deux vecteurs.
Je ne vais plus être disponible avant ce soir.

Deux droites coplanaires sont parallèles ou sécantes en un point.
Ici, elles ne semblent pas parallèles.
Elles semblent sécantes en un point qui est le milieu de [GH].
Note K ce milieu et essaye de trouver une relation entre les vecteurs KE et KF.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 23-03-25 à 21:31

Il est plus facile de trouver une relation de colinéarité entre les vecteurs EK et EF.
En deux étapes :
Exprimer le vecteur EF comme combinaison linéaire des vecteurs AB et DC.
Exprimer le vecteur EK comme combinaison linéaire des vecteurs AB et DC.

Posté par
tetras
re : Vecteur dans l'espace 24-03-25 à 12:59

j'ai essayé de trouver l'intersection de (EF)et (GH)en déterminant leurs équations.
E(1/2;0;0)
F(0;1/2;1/2)
G(-1/3;1/3;0)
H(0;0;1/3)
(EF) : x=1/2 - t/2
y=t/2
z=t/2

(GH) :
x=t/3
y=-t/3
z=1/3 + t/3

et quand j'égalise pour trouver l'intersection des 2 droites ça me donne x=1/2
y=0
z=1/3

or (EF) et (GH) ne se coupent pas sur l'axe [DB) !

Posté par
mathafou Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 24-03-25 à 14:26

Bonjour,

juste en passant et pour faire avancer la chose
les coordonnées de G(-1/3;1/3;0) me semblent fausses.

les coordonnées de G sont par définition les nombres x,y,z tels que \vec{DG} = x\,\vec{DA}+y\,\vec{DB}+z\,\vec{DC}
à obtenir en "décomposant" par Chasles la définition de G selon les vecteurs de la base.

(on peut aussi les lire sur la figure pour une vérification de cohérence de son calcul, permettant de détecter des erreurs grossières dans le calcul, réflexe nécessaire pour s'auto-contrôler)

Posté par
tetras
re : Vecteur dans l'espace 24-03-25 à 15:11

merci d'être passé
G(\frac{2}{3};\frac{1}{3};0)

E(1/2;0;0)
F(0;1/2;1/2)
G(-1/3;1/3;0)
H(0;0;1/3)
(EF) : x=E(1/2;0;0)
 \\ F(0;1/2;1/2)
 \\ G(-1/3;1/3;0)
 \\ H(0;0;1/3)
 \\ (EF) : x=1/2 - t/2
 \\ y=t/2
 \\ z=t/2
 \\ 
 \\ (GH) :
 \\ x=[tex]E(1/2;0;0)
 \\ F(0;1/2;1/2)
 \\ G(-1/3;1/3;0)
 \\ H(0;0;1/3)
 \\ (EF) : x=1/2 - t/2
 \\ y=t/2
 \\ z=t/2
 \\ 
 \\ (GH) :
 \\ x=[tex]\frac{-2t}{3}
y=-t/3
z=1/3 + t/3
y=-t/3

en égalisant les termes en x je trouve t=-3
mais avec y ça donne t=0

j'ai pourtant vérifié mes calculs
z=1/3 + t/3
[/tex]
y=t/2
z=t/2

(GH) :
x=t/3
y=-t/3
z=1/3 + t/3

Posté par
mathafou Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 24-03-25 à 16:54

(EF) : \left\{\begin{array}l x=1/2 - t/2
 \\ y=t/2
 \\ z=t/2\end{array}\right.
OK

G est toujours écrit faux dans les calculs qui suivent la valeur juste G(2/3; 1/3; 0)
donc le calcul de (GH) est faux

d'autre part attention !!
ce n'est pas le même "t" sur les deux droites !!
il vaut mieux explicitement choisir un autre nom pour la deuxième droite (GH) : H+{\red u} \,\vec{GH}
on doit égaler les trois coordonnées ce qui donne un système de trois équations à deux inconnues t et u

\left\{\begin{array}l (x =) ... t = ... u
 \\ (y =) ...t = ...u
 \\ (z=) ...t = ...u\end{array}\right.

si ce système (en t et u) a une solution, les droites se coupent et on a le point d'intersection
s'il n'a pas de solution elles ne se coupent pas.

Posté par
tetras
re : Vecteur dans l'espace 24-03-25 à 20:29

ou la la j'ai bien fait de faire cet exercice pour revoir tout ça.
J'ai trouvé que (EF) et (GH) sont sécantes en S(\frac{1}{3};\frac{1}{6};\frac{1}{6}
merci à tous et à mathafou pour tes explications détaillées

Posté par
mathafou Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 24-03-25 à 20:43

oui, c'est bon.
et d'ailleurs :

Sylvieg @ 23-03-2025 à 14:27

...
Elles semblent sécantes en un point qui est le milieu de [GH]...
ton calcul confirme donc bien que ton S est bien le milieu de [GH]

Posté par
tetras
re : Vecteur dans l'espace 24-03-25 à 21:02

trop forte Sylvieg
comment a t'elle trouvé cela?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 24-03-25 à 21:40

"semblent" = en regardant la figure on a l'impression que...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 25-03-25 à 11:55

Citation :
comment a t'elle trouvé cela?
En utilisant la notion de barycentre
D'où l'idée de faire une figure où le milieu est plus facile à appréhender.

Quand j'aurai un moment, je détaillerai mes indications pour une méthode vectorielle sans analytique.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Vecteur dans l'espace 26-03-25 à 11:11

Détails promis

Utiliser la propriété suivante, notée (m), d'un milieu :
Si le point O est le milieu du segment [PQ] alors \vec{MO} = \dfrac{1}{2}(\vec{MP}+\vec{MQ})

1) Utiliser (m) puis Chasles pour écrire \vec{EF} comme combinaison linéaire des vecteurs \vec{AB} et \vec{DC}.
2) Le point K étant le milieu du segment [GH], faire de même avec \vec{EK}.
3) En déduire une relation entre \vec{EK} et \vec{EF} qui démontre que le point K est sur la droite (EF).



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