Mathématiques du secondaire qualifiant

Produit scalaire (4)

2- Droite définie par un point et un vecteur normal

2.1 Vecteur normal à une droite

2.1.1 Définition

Tout vecteur orthogonal au vecteur directeur d'une droite est appelé Vecteur normal.
n→| ↑u

En d'autre terme soit u un vecteur directeur de (D).
n est un vecteur normal sur (D)
⇔ n.u=0

2.1.2 Résultats

Le plan est rapporté à un repère orthonormé (O;i;j).
1) u(-b;a) est un vecteur directeur de (D) ⇔ n(a;b) est un vecteur normal sur (D).

2) u(a;b) est un vecteur directeur de (D) ⇔ n(-b;a) est un vecteur normal sur (D).

Exemple
u(2;3) est un vecteur directeur de (D) donc n(-3;2) est un vecteur normal sur (D).

Remarque
Si n est un vecteur normal sur (D) alors (∀k∈IR*): kn est un vecteur normal sur (D).

2.2 droite définie par un point et un vecteur normal

2.2.1 Propriété 1

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i;j). L'équation cartésienne d’une droite (D) définie par un point et un vecteur normal
s'écrit sous la forme ax+by+c=0.

Démonstration
Soit (D) une droite passant par A(xA;yA) et de vecteur normal n(a;b).
M(x;y)∈(D) ⇔n.AM= 0

⇔a(x-xa)+b(y-yA)=0
⇔ax+by+(-axA-byA)=0
posons c=-axA-byA
alors M(x;y)∈(D) ⇔ ax+by+c=0.

2.2.2 Propriétés 2

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i;j). L'ensemble des points M(x;y) du plan ℙ tels que ax+by+c=0 est une droite (D) de vecteur normal n(a;b).

Exemple
2x-5y+3=0 est une équation cartésienne d'une droite (D) et n(2;-5) son vecteur normal.

2.2.3 Propriété 3

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i;j). On considère dans ℙ deux droites (D) et (Δ) de vecteurs normals respectifs n(a;b) et n'(a';b').
(D)⊥(D')⇔n.n'= 0 ⇔aa'+bb'=0
(D)||(D') ⇔ det(n;n')=0 ⇔ab'+a'b=0.

Exercice 1 tp

Le plan ℙ est rapporté à un repère orthonormé (O;i;j). On considère dans ℙ deux droites
(D): 3x+y-3=0 et (D'): 4x-12y+1=0
Montrer que (D)⊥(D').

Correction

Soient n(3;1) un vecteur normal sur (D) et n'(4;-12) un vecteur normal sur (D').

n.n'=3×4 + 1×(-12)=12-12=0
donc (D)⊥(D').