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Produit scalaire : exercices

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

Produit scalaire : exercices

Les réponses aux questions sont disponibles à la fin du document Le plan est muni d’un repère orthonormal.

Exercice 1 :

On considère les vecteurs − → u et − → v tels que : k− → u k = 2, k− → v k = 3 et − → u · − → v = 1.

Calculer :

1) (2 − → u + − → v ) · ( − → u − − → v ) 2) ( − → u + 2 − → v )

2

3) (−3 − → u + − → v )

2

4) ( − → u − − → v )

2

−( − → u + − → v )

2

Exercice 2 :

Dans la figure ci-dessous : ABC est un triangle isocèle en A, AIBJ est un parallélogramme et BC = 4.

Calculer les produits scalaires suivants : 1) − →

BC · − → BA 2) − →

BC · − → JC 3) − →

BC · − → AJ 4) − →

BC · − → IA 5) −→

BO · − → BI 6) − →

BC · − →

CI B O C

I

J

A

Exercice 3 :

Soit C un cercle de centre O et A, B et C trois points distincts de C .

On note H le projeté orthogonal de A sur la droite (BC), D l’intersection entre la hauteur (AH) et le cercle C et E le point du cercle diamètralement opposé à A.

Montrer que − → AB · −→

AD = − → AC · −→

AD = − → AE · −→

AH.

b

H

b

A

b

B

b

C

b

D

b

O

b

E

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(2)

Exercice 4 :

Soit ABCD un carré, I le milieu de [AB], J le milieu de [AD] et K le milieu de [ID].

Montrer que les droites (AK) et (BJ) sont perpendiculaires.

b

A

b

B

b

C

b

D

b

I

b

J

b

K

Exercice 5 :

On considère les points A 2 1

!

et B −1 3

! .

a) Déterminer une équation de la tangente en B au cercle C de centre A passant par B.

b) Déterminer une équation du cercle C .

Réponses exercice 1 :

On développe et on utilise que − → u

2

= k− → u k

2

= 4 , − → v

2

= k− → v k

2

= 9 et − → u · − → v = 1.

1) (2 − → u + − → v ) · ( − → u − − → v ) = −2 2) ( − → u + 2 − → v )

2

= 44

3) (−3 − → u + − → v )

2

= 39

4) ( − → u − − → v )

2

−( − → u + − → v )

2

= −4

Réponses exercice 2 :

1) − → BC · − →

BA = − → BC · −→

BQ = 4 × 2 = 8 2) − →

BC · − → JC = − →

BC · − →

BC = 4

2

= 16 3) − →

BC · − → AJ = − →

BC · −→

OB = −4 × 2 = −8 4) − →

BC · − → IA = − →

BC · − → IB + − →

BA

= − → BC · − →

IB + − → BC · − →

BA = − → BC · − →

JA +4 ×2 = 4 ×2 + 8 = 16 5) −→

BO · − → BI = −→

BO · − → AJ = −→

BO · −→

OB = −2

2

= −4 6) − →

BC · − → CI = − →

BC · − → CB + − →

BI

= − → BC · − →

CB + − → BC · − →

BI = −4

2

+ − → BC · − →

AJ = −16 − 4 × 2 = −24

Réponses exercice 3 :

− → AB · −→

AD = −→

AH · −→

AD = car − →

AB se projette orthogonalement en −→

AH sur (AD).

− → AC · −→

AD = −→

AH · −→

AD = car − →

AC se projette orthogonalement en −→

AH sur (AD).

Donc, on a bien − → AB · −→

AD = − → AC · −→

AD.

De plus, − → AE · −→

AH = −→

AD + −→

DE

· −→

AH = −→

AD · −→

AH + −→

DE · −→

AH = −→

AD · −→

AH + 0 (le triangle ADE est rectangle en D).

Conclusion : − → AB · −→

AD = − → AC · −→

AD = − → AE · −→

AH.

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(3)

Réponses exercice 4 :

−→ AK · − → BJ = − →

AJ + − → JK

· − → BA+ − →

AJ

= − → AJ +

12

− →

AI · − →

BA + − → AJ

− → AJ · − →

BA + − → AJ · − →

AJ +

12

− → AI · − →

BA +

12

− → AI · − →

AJ = 0 +

14

a

2

14

a

2

+ 0 = 0 Les droites (AK) et (BJ) sont bien perpendiculaires.

Réponses exercice 5 :

a) − → AB −3

2

!

est un vecteur normal de la tangente qui admet donc une équation de la forme : −3x + 2y + c = 0.

La tangente doit passer par B. On en déduit que −3 × (−1) + 2 ×3 + c = 0 ⇔ c = −9.

Une équation de la tangente est donc : −3x +2y− 9 = 0.

b) Le rayon du cercle est égal à la distance AB. Or, AB = p

(−3)

2

+ 2

2

= √ 13.

Une équation du cercle est donc (x −x

A

)

2

+ (y − y

A

)

2

= 13, c’est à dire (x− 2)

2

+ (y − 1)

2

= 13.

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