Mathématiques du secondaire qualifiant

Le produit scalaire (1)

Produit scalaire de deux vecteurs

1.1 Définition et propriétés

1.1.1 Activité

Soit ABCD un parallélogramme tels que AB= 5 ; AD=3√2 et Â=45°. On considère D' et C' les projetés orthogonaux respectifs de D et C sur (AB).
1) Tracer D' et C'.
2) Calculer AD' et AB×AD'.

Le nombre réel AB×AD' est appelé le Produit scalaire des vecteurs AB et AD et est noté AB.AD.
3) Calculer BC' et -BA×BC'.
le nombre réel -BA×BC' est appelé le Produit scalaire des vecteurs BA et BC et est noté BA.BC.

Remarque
On a AD'=ADcos(AB;AD)
donc AB.AD=AB×ADcos(AB;AD).

1.1.2 Définition

Soient u et v deux vecteurs tels que u=AB et v=AC et soit C' le projeté orthogonal de C sur (AB).
Le Produit scalaire de u et v, noté u.v est un nombre réel défini par
1) Premier cas u et v sont colinéaires alors
(a) Si u et v sont de même sens alors
u.v=AB×AC.

(b) Si u et v sont de sens opposé alors
u.v=- AB×AC.
2) Deuxième cas u et v ne sont pas colinéaires
alors u.v=AB.AC'.

Remarque
Si AB et AC' sont de sens contraire alors u.v=-AB×AC'.
Si AB et AC' sont de même sens alors u.v=AB×AC'.

Exemple
Soit ABCD un carré de centre O et de coté 3. Calculer

AB.AC AB.DC
OC.OA AD.CB

Correction
1) AB.AC = ?
B est le projeté orthogonal de C sur (AB)
donc AB.AC=AB×AB =AB=9.

carré

2) AB et DC sont égaux donc sont colinéaires et de même sens
alors AB.DC=AB²=9.

3) OC.OA = ?
Puisque OC et OA sont opposés alors

OC.OA = - OA² = -(1AC)²
2

AC²=AB²+BC²=9+9=18 alors

OC.OA = -9
2

4) AD et CB sont opposés donc sont colinéaires et de sens contraires
alors AD.CB=-AD×CB=-AD²=-9.