Mathématiques du secondaire qualifiant

Produit scalaire (2)

1.3 Expressions de cosx et de sinx

1.3.1 Expression de cosx

Soient u et v deux vecteurs non nuls et (u;v)≡x[2π].
u.v=||u||×||v||cosx

⇔ cosx =u.v
||u ||×||v||
donc cosx =aa'+bb
√(a²+b²)√(a'²+b'²)
1.3.2 Expression de sina

Soient u et v deux vecteurs non nuls et (u;v)≡x[2π].

sinx =det(u;v→)
||u ||×||v||

ou encore

sinx =ab'-ba
√(a²+b²)√(a'²+b'²)
Exercice 1 tp

Soient A(3;1) ; B(1;3) و C(1;1) trois points.
Calculer cos(AB;AC)
et sin(AB;AC) et déduire une mesure de l'angle orienté (AB;AC).

Correction

On a AB(-2;2) ; AC(-2;0).
AB.AC=(-2)²+2.0=4 ; det(AB;AC)=-2.0 -2.(-2)=4
AB=√(4+4)=2√2 et AC=√((-2)²+0²)=2

donc cosx = AB.AC =4
||AB ||×||AC||2√(2)×2
ainsi cosx =√(2)
2
sinx = det(AB;AC) =4
||AB ||×||AC||2√(2)×2
donc sinx =√(2)
2
ainsi (AB;AC)π[2π]
4
Exercice 2

Soient u=2i+j et v=5i-4j deux vecteurs.
1) Déterminer cos(u;v).
2) Déterminer sin(u;v).

1.3.3 L'aire d'un triangle

L'aire d'un triangle est égale à la moitié de l'aire d'un parallélogramme.
Soient (ABC) un triangle et H le projeté orthogonal de C sur (AB)

Donc S = AB×CH
2

puisque

sin = det(AB ; AC)
||AB||×||AC||

alors

S = AB×AC.sinÂ
2

or  est un angle géométrique
donc AB×ACsinÂ=|det(AB;AC)|

Et donc

S = |det(AB;AC)|
2

Propriétés
1) L'aire d'un triangel ABC

S =1|det(AB ; AC)|
2

2) L'aire d'un parallélogramme ABCD Sp=|det(AB;AD)|.

Exemple
1) Montrer que les points A(-3;3); B(-2;2) et C(7;1) ne sont pas alignés.
2) Calculer l'aire du triangle ABC.

Correction
1) On a AB(1;-1) et AC(10;-2).
A ; B et C sont alignés ⇔ (∃k∈IR): AC=kAB
⇔ (10=k et -2=-k) et ce n'est pas possible donc A ; B et C ne sont pas alignés.

2) S =|1.(-2)-(-1).10|= 4 UA
2