Mathématiques. Géométrie. Bac Métropole 2025.

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On munit l’espace d’un repère orthonormé.
1. On considère les points A(−1 ; 0 ; 5) et B(3 ; 2 ; −1).
Affirmation 1 : Une représentation paramétrique de la droite (AB) est :
 x = 3−2t ; y = 2− t;  z = −1+3t avec t réel.
Le point B de coordonnées (3 ; 2 ; -1) appartient à la droite (AB).
Coordonnées du vecteur unitaire de la droite (AB) : (-2 ;-1 ;3.

Affirmation vraie.

Affirmation 2 : Le vecteur n de coordonnées (5 ; -2 ; 1)  est normal au plan (OAB).

Ces deux vecteurs non colinéaires définissent le plan (OAB).

Affirmation fausse.

On considère :
 la droite d de représentation paramétrique  x = 15+ k ; y = 8− k ; z = −6+2k avec k réel.
la droite d ′ de représentation paramétrique  x = 1+4s ; y = 2+4s ; z = 1−6s avec s réel.
Affirmation 3 : Les droites d et d ′ ne sont pas coplanaires.
Les deux droites sont dirigées selon les vecteurs :

Ces deux vecteurs ne sont pas colinéaires : donc les droites ne sont pas parallèles.
Elles peuvent être sécantes ou non coplanaires.
Existe t-il un couple ( k , s) tel que le point de paramètre k de (d) soit confondu avec le point de paramètre s sur (d').
On va résoudre le système suivant :
15+k = 1+4s soit 14+k=4s ; k = 4s-14.
8-k = 2+4s soit 6-k=4s ; 6-4s+14=4s ; 8s =20 ; s = 2,5. Par suite k = -4.
-6+2k=1-6s  ; -6+2(-4) = 1-6*2,5 ; -14 =-14 est vraie.
Solution du système ( k = -4 ; s = 2,5).
Les deux droites sont sécantes et coplanaires.
Affirmation fausse.

 On considère le plan P d’équation x − y + z +1 = 0.
Affirmation 4 : La distance du point C(2 ; −1 ; 2) au plan P est égale à 2* 3½.
Coordonnées dun vecteur n normal au plan (P) : 1 ; -1 ; 1.
Représentation paramétrique de la droite (d) orthogonale au plan P et passant par C :
x = 2+t ; y = -1-t ; z = 2+t avec t  réel.
On appelle K le projeté orthogonal de C sur le plan P.
xK-yK+zK+1=0.
2+t-(-1-t)+2+t+1=0.
6+3t =0 ; t = -2.
k(2-2 ;-1-(-2) ; 2-2) soit (0 ; 1 ; 0).
CH2 = (0-2)2 +(1-(-1))2 +(0-2)2 =4+4+4=12 : CH = 2 *3½.
Affirmation vraie.

... =  =
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L’espace est muni d’un repère orthonormé . On considère :
 les points A(−1 ; 2 ; 1), B(1 ; −1 ; 2) et C(1; 1; 1);
 la droite d dont une représentation paramétrique est donnée par :  x = 1,5 +2t ; y = 2+ t ; z = 3− t avec t réel ;
 la droite d ′ dont une représentation paramétrique est donnée par :  x = s ; y = 1,5 + s ; z = 3−2s avec s réel;
Partie A
1. Montrer que les droites d et d ′ sont sécantes au point S(-0,5 ; 1 ; 4).
xS =1,5+2t =s.
yS =2+t = 1,5+s ; 2+t = 1,5 +1,5+2t ; t = -1.
Par suite s = 1,5-2 = -0,5.
ZS =3-t=3-2s ; 3-(-1) = 3-2(-0,5) est vraie.
Les droites sont donc sécantes au point S de coordonnées (-0,5 ; 1 ; 4).
  2. a. Montrer que le vecteur n de coordonnées ( 1; 2 ;4 ) est un vecteur normal au plan (ABC).

Le vecteur n est perpendiculaire à deux vecteurs  non colinéaires du plan( ABC).
Le vecteur n est un vecteur normal au plan (ABC).
 b. En déduire qu’une équation cartésienne du plan (ABC) est : x +2y +4z −7 = 0.
ax+by+cz+d =0.
x+2y+4z +d=0.
A appartient à ce plan : -1+2*2+4*1+d = 0 ; d =-7.
Equation cartésienne du plan (ABC) est : x +2y +4z −7 = 0.

3. Démontrer que les points A, B, C et S ne sont pas coplanaires.
A, B et C définissent un plan ; il suffit de montrer que S(-0,5 ; 1 ; 4) n'appartient pas à ce plan :
xS +2yS +4zS −7 =-0,5 +2+16-7 =10,5 différe de zéro.
S n'appartient pas au plan ( ABC).
4. a. Démontrer que le point H(−1 ; 0 ; 2) est le projeté orthogonal de S sur le plan (ABC)

D'autre part :
si H (-1 ; 0 ; 2) appartient au plan (ABC) : xH +2yH +4zH −7 =-1+0+8-7=0 est vérifiée.
H (-1 ; 0 ; 2) est le projeté orthogonal de S sur le plan (ABC).
SH2 = (-0,5)2 +(-1)2 +(-2)2 =5,25 = 21/4 ; SH = 21½ / 2.
b. En déduire qu’il n’existe aucun point M du plan (ABC) tel que SM <21½ / 2 .
H étant le projeté orthogonal de S sur la plan (ABC), la distance SH est la plus petite distance de S au plan.
Pout tout autre Point M distinct de H, SM >21½ / 2.

 Partie B
On considère un point M appartenant au segment [CS].
 1. Déterminer les coordonnées du point M en fonction de k.

x-1 = -1,5 k ; y-1=0 k ; z-1=3 k.
x = 1-1,5 k ; y = 1 ; z = 1+3k.
2. Existe-t-il un point M sur le segment [CS] tel que le triangle (MAB) soit rectangle en M ?
Le triangle (MAB) est rectangle en M si :
AM et BM sont perpendiculaires :

Discriminant : (-6)2+4*2*11,25 =126.
Solutions : k1 =(6+126½) /22,5 ~ 0,765 et k2 =(6-126½) /22,5 ~ -0,232.
Il existe un seul point M du segment [CS] tel que le triangle MAB soit rectangle en M.




  
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