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Rappels de géométrie dans le plan et dans l'espace

Exemple 2.4

colinéaire orthogonaux base
(u→,v→)(\vec u,\vec v) ❌ ❌ ✅
(u→,w→)(\vec u,\vec w) ✅ ❌ ❌
(u→,i→)(\vec u,\vec i) ❌ ❌ ✅
(i→,j→)(\vec i,\vec j) ❌ ✅ ✅
(v→,w→)(\vec v,\vec w) ❌ ❌ ✅

Exemple 2.10

doite affine passant par A (12)\binom{1}{2} et de vecteur directeur u→=3i→+2j→\vec u = 3\vec i +2\vec j.
équation affine : y=23xy=\frac23x
équation paramétrique :

{x=3t+1y=2t+2\embrace{&x = 3t+1\\ &y =2t+2}{\{}{.}

Droite affine y=2x+1y=2x+1.
Elle passe par le point B (13)\binom13.
vecteur directeur : 2i→+j→2\vec i + \vec j
équation paramétrique :

{x=2t+1y=t+3\embrace{&x = 2t+1\\ &y =t+3}{\{}{.}


Exemple 2.13

u→=3i→+2j→\vec u = 3\vec i + 2\vec j
v→=2i→+3j→\vec v = 2\vec i + 3\vec j
w→=6i→+4j→\vec w = 6\vec i + 4\vec j

u→i→=u→∗i→∣∣i→∣∣2=3i→ u→j→=u→∗j→∣∣j→∣∣2=2j→ u→v→=u→∗v→∣∣v→∣∣2∗v→\begin{split} \vec u_{\vec i} = \frac{\vec u *\vec i}{||\vec i||^2}=3\vec i\n \vec u_{\vec j} = \frac{\vec u *\vec j}{||\vec j||^2}=2\vec j \end{split}\n \vec u_{\vec v} = \frac{\vec u * \vec v}{||\vec v||^2}*\vec v


Exemple 2.22

(u→,v→,w→)(\vec u,\vec v,\vec w) Non car w→=2∗u→\vec w = 2*\vec u
(u→,v→,k→)(\vec u,\vec v,\vec k) Oui
(i→,j→,v→)(\vec i,\vec j,\vec v) Non car v→=ki→+k′j→\vec v = k\vec i + k'\vec j
(i→,j→,w→)(\vec i,\vec j,\vec w) Oui

u→=3i→+2j→+k→\vec u = 3\vec i +2\vec j+\vec k
v→=2i→+3j→\vec v = 2\vec i + 3\vec j
→v→−2i→=3j→\rightarrow \vec v-2\vec i =3\vec j
⇒j→=13v→−23i→\Rightarrow\vec j = \frac13\vec v-\frac23\vec i


Exemple 2.25

droite de vecteur directeur u→=3i→+2j→\vec u=3\vec i +2\vec j
équations linéaires :

{2x−3y=0z=0\embrace{&2x-3y=0\\&z=0}{\{}{.}

équations paramétriques :

{x(t)=3ty(t)=2tz(t)=0\embrace{&x(t)=3t\\ &y(t)=2t\\ &z(t)=0}{\{}{.}


Exemple 2.27

Soit la droite affine passant par A(1,2,3)A(1,2,3) de vecteur directeur u→=3i→+2j→\vec u=3\vec i+2\vec j
équations linéaires :

{2x−3y=−4z=3\embrace{&2x-3y=-4\\&z=3}{\{}{.}

équations paramétriques :

(x(t)=3t+1y(t)=2t+2z(t)=3)\embrace{&x(t)=3t+1\\&y(t)=2t+2\\&z(t)=3}{(}{)}


Soit la droite affine d'équations y=2x+1y=2x+1 et z=x+y+1z=x+y+1. Un point est B(0,1,2)B(0,1,2)
Un autre est C(1,3,5)C(1,3,5)
D'où le vecteur unitaire u→=(1−0)i→+(3−1)j→+(5−2)k→=i→+2j→+3k→\vec u = (1-0)\vec i+(3-1)\vec j+(5-2)\vec k = \vec i+2\vec j+3\vec k.


Exemple 2.30

Soit les vecteurs :
u→=3i→+2j→+k→\vec u =3\vec i+2\vec j+\vec k
v→=2i→+3j→\vec v =2\vec i+3\vec j
w→=6i→+4j→+2k→\vec w =6\vec i+4\vec j+2\vec k
On a les projetés orthogonaux suivants :
u→i→=3i→\vec u_{\vec i} = 3\vec i ; u→j→=2j→\vec u_{\vec j} = 2\vec j ;
u→v→=6+6+04+9v→=1213v→\vec u_{\vec v} = \frac{6+6+0}{4+9}\vec v=\frac{12}{13}\vec v ;
u→w→=18+8+236+16+4w→=12w→\vec u_{\vec w} = \frac{18+8+2}{36+16+4}\vec w=\frac{1}{2}\vec w

Soit le point A(1,2,3)QA(1,2,3)_Q, OH→=i→\vec{OH}=\vec i donc H(1,0,0)QH(1,0,0)_Q

{y=x−2x+y+z=1H∈DAH⊥v→→{yh=xh−2xh+yh+zh=1\embrace{&y=x-2\\&x+y+z=1}{\{}{.}\quad\embrace{&H\in D\\&\vec{AH \perp \vec v}}{.}{.}\quad\embrace{&y_h=x_h-2\\&x_h+y_h+z_h=1}{\{}{.}

xh+xh−2+zh=1⇔zh=3−2xh=3−53=43x_h+x_h-2+z_h=1\Leftrightarrow z_h=3-2x_h=3-\frac53=\frac43
AH→⊥v→⇔(xh−1)+(yh−2)−2(zh−3)=6\vec{AH}\perp\vec v\Leftrightarrow(x_h-1)+(y_h-2)-2(z_h-3)=6
⇒(xh−1)+(xh−4)−2(z−2xh−3)=0\quad\Rightarrow(x_h-1)+(x_h-4)-2(z-2x_h-3)=0
⇒xh=56\quad\Rightarrow x_h = \frac56


Exemple 2.33

Soit les vecteurs
u→=3i→+2j→∈P\vec u=3\vec i+2\vec j\in P
k→∈P\vec k\in P
On a
x(t,s)=3tx(t,s)=3t
y(t,s)=2ty(t,s)=2t
z(t,s)=sz(t,s)=s avec t,s∈R2t,s\in\R^2

ax+by+cz=0ax+by+cz=0
u→∈P→3a+2b=0⇒b=−32b\vec u\in P\rightarrow 3a+2b=0\Rightarrow b=-\frac32b
k→∈P→c=0\vec k\in P\rightarrow c=0
ax−32ay=0⇔a(2x−3y)=0ax-\frac32ay=0\Leftrightarrow a(2x-3y)=0
a≠0a\neq0 donc P:2x−3y=0P:2x-3y=0


Soit les vecteurs
u→=2i→+3j→+k→∈P\vec u=2\vec i+3\vec j+\vec k\in P
v→=i→+j→+k→∈P\vec v =\vec i+\vec j+\vec k\in P
On a
x(t,s)=2t+sx(t,s)=2t+s
y(t,s)=3t+sy(t,s)=3t+s
z(t,s)=t+sz(t,s)=t+s

ax+by+cz=0ax+by+cz=0
u→∈P→2a+3b+c=0⇒c=−2a−3b\vec u\in P\rightarrow 2a+3b+c=0\Rightarrow c=-2a-3b
v→∈P→a+b+c=0⇒−a−2b=0⇒b=−12a\vec v\in P\rightarrow a+b+c=0\Rightarrow -a-2b=0\Rightarrow b=-\frac12a
ax−12ay+(−2a+32a)z=0⇒a(x−12y−12z)=0ax-\frac12ay+(-2a+\frac32a)z=0\Rightarrow a(x-\frac12y-\frac12z)=0
a≠0a\neq0 donc P:x−12y−12z=0P:x-\frac12y-\frac12z=0


Soit le plan vectoriel d'équation y=2xy=2x
2x+1y+0z=02x+1y+0z=0
On peut donc prendre les vecteurs
u→=(1,2,0)B\vec u=(1,2,0)_B et v→=(0,0,1)B\vec v=(0,0,1)_B
ON a alors les équation paramétrique suivantes :
x(t,s)=t+sx(t,s)=t+s
y(t,s)=2ty(t,s)=2t
z(t,s)=sz(t,s)=s


Exemple 2.35

Soit le plan P passant par le point A=(1,2,3)BA=(1,2,3)_B.
Soit ses vecteur directeurs u→=3i→+2j→\vec u=3\vec i +2\vec j et v→=i→+j→\vec v =\vec i+\vec j.
Une forme de ses équations paramétrique est :
x(t,s)=3t+s+1x(t,s)=3t+s+1
y(t,s)=2t+s+2y(t,s)=2t+s+2
z(t,s)=3z(t,s)=3
On cherche t et s en via les deux premières équations
x−y=t−1⇒t=x−y+1x-y=t-1\Rightarrow t=x-y+1
s=y−2−2∗(x−y+1)s=y-2-2*(x-y+1)
s=3y−4−2xs=3y-4-2x
Et on injecte les valeurs trouvées dans la troisieme equation
et z=zz=z


Soit le plan P d'équation 2x+y+z−2=02x+y+z-2=0 On peut y placer les points A(1,0,0)RA(1,0,0)_R ou B(1,2,−2)RB(1,2,-2)_R.
On peut trouver les vecteur directeurs satistant 2x+y+z=02x+y+z=0
u→=(1,0,−2)B\vec u=(1,0,-2)_B et v→(1,−2,0)B\vec v(1,-2,0)_B
Une forme de ses équations paramétriques est :
x(t,s)=1+t+sx(t,s)=1+t+s
y(t,s)=−2sy(t,s)=-2s
z(t,s)=−2tz(t,s)=-2t, avec t,s∈R2t,s\in\R^2


Exemple 2.38

Soit le vecteur
u→i→,j→=3i→+2j→+k→\vec u\phantom{_{\vec i,\vec j}} = 3\vec i+2\vec j+\vec k
On peut avoir les projetés orthogonaux suivants :
u→i→,j→=3i→+2j→\vec u_{\vec i,\vec j}=3\vec i+2\vec j
u→i→,k→=3i→+k→\vec u_{\vec i,\vec k}=3\vec i+\vec k
Soit le point A(1,2,3)A(1,2,3)


On peut avoir l es projetés orthogonaux suivants :
A(0;i→;u→)A_{(0;\vec i;\vec u)} :
P:x+y+z−1=0P:x+y+z-1=0
λ=1+2+3−112+12+12=53\lambda=\frac{1+2+3-1}{1^2+1^2+1^2}=\frac53
xA=1−53=−23x_A=1-\frac53=-\frac23
yA=2−53=13y_A=2-\frac53=\frac13
zA=3−53=43z_A=3-\frac53=\frac43