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4
Démontrer que deux droites sont sécantes.
À partir des représentations paramétriques des droites, on pose le système que vérifent les
coordonnées (x \: ; y \: ; z) d'un éventuel point d'intersection. Faire attention à avoir des lettres (t et t') différentes pour le paramètre.
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6
Intersection de deux plans.
L'intersection de deux plans (si elle existe) est une
droite. On peut donc déterminer deux points appartenant à ces deux plans ou déterminer un point et
la direction de la droite (en utilisant par exemple un
des théorèmes sur le parallélisme).
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Exercice guidé
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99
[D'après bac S, Antilles-Guyane, juin 2018]
Un artiste souhaite réaliser une sculpture composée d'un tétraèdre posé sur un cube de six mètres
d'arête. Ces deux solides sont représentés par le cube \text{ABCDEFGH} et par le tétraèdre \text{SELM} ci-après.
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On munit l'espace du repère orthonormé (\mathrm{A} \: ; \overrightarrow{\mathrm{AI}} \:, \overrightarrow{\mathrm{AJ}} \:, \overrightarrow{\mathrm{AK}}) tel que \text{I} \in [\text{AB}], \text{J} \in [\text{AD}], \text{K} \in [\text{AE}] et \text{AI} = \text{AJ} = \text{AK} = 1, l'unité graphique représentant un mètre. Les points \text{L}, \text{M} et \text{S} sont définis de la façon suivante : \text{L} est le point tel que \overrightarrow{\mathrm{FL}}=\frac{2}{3} \overrightarrow{\mathrm{FE}} ; \text{M} est le point d'intersection du plan (\text{BDL}) et de la droite (\text{EH}) ; \text{S} est le point d'intersection des droites (\text{BL}) et (\text{AK}).
1. Démontrer, sans calcul de coordonnées, que les droites (\text{LM}) et (\text{BD}) sont parallèles.
Aide
Il faut rechercher un plan contenant les deux droites
et sécant à deux plans parallèles
2. Démontrer que les coordonnées du point \text{L} sont (2 \: ; 0 \: ; 6).
Aide
Poser \text{L} (x \: ; y \: ; z) et repérer dans l'énoncé par
quelle relation le point \text{L} est défini. Dans le repère
(\mathrm{A} \: ; \overrightarrow{\mathrm{AI}} \:, \overrightarrow{\mathrm{AJ}} \:, \overrightarrow{\mathrm{AK}}), donner les coordonnées de \text{F} et \text{E} puis conclure.
3. a. Donner une représentation paramétrique de la
droite \text{(BL)}.
Aide
Déterminer les coordonnées du vecteur \overrightarrow{\text{BL}} qui est un vecteur directeur de la droite (\text{BL}) et choisir un point de la droite (\text{L} ou \text{B}).
b. Vérifer que les coordonnées du point \text{S} sont (0 \: ; 0 \: ; 9).
Aide
On sait que \text{S} est le point d'intersection de l'axe (\text{O}z) et de la droite \text{(BL)}.
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Exercices
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100
[D'après bac S, Métropole-La Réunion, septembre 2015]
Dans l'espace muni d'un repère orthonormé, on considère les points \text{A}(0 \: ; 1 \: ;-1) et \text{B} (-2 \: ; 2 \: ;-1) ainsi que la droite \mathcal{D} de représentation paramétrique : \left\{\begin{array}{l}
x=-2+t \\
y=1+t \\
z=-1-t
\end{array}\right. avec t \in \mathbb{R}.
1. Déterminer une représentation paramétrique de la droite (\text{AB}).
2.a. Montrer que les droites (\text{AB}) et \mathcal{D} ne sont pas parallèles.
b. Montrer que les droites (\text{AB}) et \mathcal{D} ne sont pas sécantes.
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101
[D'après bac S, Nouvelle-Calédonie, février 2018]
On considère le cube \text{ABCDEFGH} représenté ci-dessous. On définit les points \text{I} et \text{J} respectivement par \overrightarrow{\mathrm{HI}}=\frac{3}{4} \overrightarrow{\mathrm{HG}} et \overrightarrow{\mathrm{JG}}=\frac{1}{4} \overrightarrow{\mathrm{CG}}.
1. Reproduire la figure et tracer, sans justifer, la section
du cube par le plan (\text{IJK}) où \text{K} est un point du segment [\text{BF}].
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2. Reproduire la figure et tracer, sans justifer, la section
du cube par le plan (\text{IJL}) où \text{L} est un point de la droite (\text{BF}).
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3. Existe-t-il un point \text{P} de la droite (\text{BF}) tel que la section du cube par le plan (\text{IJP}) soit un triangle équilatéral ? Justifer la réponse.
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102
[D'après bac S, Nouvelle-Calédonie, mars 2015]
L'espace est rapporté au repère orthonormé (\text{O}\:; \vec{i}, \vec{j} \: ; \vec{k}).
Soient le point \text{A}_1 de coordonnées (0 \: ; 2 \: ;-1) et le
vecteur \vec{u}_1 de coordonnées \left(\begin{array}{l}
1 \\
2 \\
3
\end{array}\right).
On appelle \text{D}_1 la droite passant par \text{A}_1 et de vecteur
directeur \vec{u}_1. On appelle \text{D}_2 la droite qui admet pour
représentation paramétrique :
\left\{\begin{array}{l}
x=1+k \\
y=-2 k \\
z=2
\end{array}\right.
avec k \in \R.
1.a. Donner une représentation paramétrique de la droite \text{D}_1.
b. Donner un vecteur directeur de \text{D}_2 (on le notera \vec{u}_2).
c. Le point \text{A}_{2}(-1 \: ; 4 \: ; 2) appartient-il à \text{D}_2 ?
2. Démontrer que les droites \text{D}_1 et \text{D}_2 sont non coplanaires.
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103
Vrai/Faux
[D'après bac S, Métropole-La Réunion, juin 2016]
L'espace est rapporté au repère orthonormé (\text{O}\:; \vec{i}, \vec{j} \: ; \vec{k}).
On donne les points \text{A} (1 \: ; 2 \: ; 3), \text{B} (3 \: ; 0 \: ; 1), \text{C} (-1 \: ; 0 \: ; 1) et \text{D} (2 \: ; 1 \: ; -1).
Dire en justifant si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses.
1. Les trois points \text{A}, \text{B} et \text{C} sont alignés.
2. Les droites (\text{AB}) et (\text{CD}) sont sécantes.
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104
[D'après bac S, centres étrangers, juin 2018]
La figure ci-dessous représente un cube \text{ABCDEFGH}.
Les trois points \text{I}, \text{J} et \text{K} sont définis par les conditions suivantes :
\text{I} est le milieu de [\text{AD}] ;
\text{J} est tel que \overrightarrow{\mathrm{AJ}}=\frac{3}{4} \overrightarrow{\mathrm{AE}} ;
\text{K} est le milieu de [\text{FG}].
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1. Reproduire la figure ci-dessus et construire sans
justifer le point d'intersection \text{P} du plan (\text{IJK}) et de la droite (\text{EH}).
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2. En déduire, en justifant, l'intersection du plan (\text{IJK}) et du plan (\text{EFG}).
3. On munit l'espace du repère orthonormé (\mathrm{A} \: ; \overrightarrow{\mathrm{AB}} \: , \overrightarrow{\mathrm{AD}} \:, \overrightarrow{\mathrm{AE}}). a. Donner, sans justifcation, les coordonnées des points \text{I}, \text{J} et \text{K}.
b. Donner une représentation paramétrique de (\text{CG}).
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