🇫🇷 FrancePremière SpécialitéProduit scalaire
·CH 06Géométrie📗 Première · 4h/sem · Épreuve anticipée coef.2

Produit scalaire

3 définitions (projection, cosinus, coordonnées), propriétés, formule d'Al-Kashi, orthogonalité, applications (perpendicularité, angles, distances).

📐 Trois définitions du produit scalaire
Produit scalaire — définitions
Définition
DEF 1 — Géométrique (cosinus) : u⃗·v⃗ = |u⃗|·|v⃗|·cos(u⃗,v⃗) (angle entre les deux vecteurs) DEF 2 — Par projection : u⃗·v⃗ = |u⃗|·proj_{u⃗}(v⃗) ou u⃗·v⃗ = |v⃗|·proj_{v⃗}(u⃗) DEF 3 — Coordonnées dans un repère orthonormé : Si u⃗(a;b) et v⃗(a';b') : u⃗·v⃗ = aa'+bb' RÉSULTAT IMPORTANT : u⃗·u⃗ = |u⃗|² u⃗ ⊥ v⃗ ↔ u⃗·v⃗=0
Propriétés algébriques
Propriété
COMMUTATIVITÉ : u⃗·v⃗=v⃗·u⃗ BILINÉARITÉ : (u⃗+v⃗)·w⃗=u⃗·w⃗+v⃗·w⃗ (λu⃗)·v⃗=λ(u⃗·v⃗) IDENTITÉS REMARQUABLES : |u⃗+v⃗|²=|u⃗|²+2u⃗·v⃗+|v⃗|² |u⃗−v⃗|²=|u⃗|²−2u⃗·v⃗+|v⃗|² (u⃗+v⃗)·(u⃗−v⃗)=|u⃗|²−|v⃗|²
Formule d'Al-Kashi (cosinus)
Formule clé
Dans le triangle ABC : BC²=AB²+AC²−2·AB·AC·cos(A) Corollaire (Pythagore) : cos(A)=0 ↔ BC²=AB²+AC² DÉTERMINER UN ANGLE : cos(A)=(AB²+AC²−BC²)/(2·AB·AC) DÉTERMINER UNE LONGUEUR : BC=√(AB²+AC²−2·AB·AC·cos(A))
Al-Kashi généralise Pythagore : si A=π/2, on retrouve BC²=AB²+AC².
Exercices
EX-PS1FacileOrthogonalité

u⃗(3;−2) et v⃗(4;6). u⃗⊥v⃗ ?

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EX-PS2IntermédiaireAl-Kashi

Triangle : AB=5, AC=7, BC=8. Calculer cos(A).

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EX-PS3DifficileApplication — projection

Cercle diamètre [AB]. Montrer que pour tout M sur le cercle (M≠A,B), AM⃗·BM⃗=0.

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