Mathématiques Terminale Spécialité

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Ch. 2
Vecteurs, droites et plans de l’espace
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Ch. 4
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Ch. 5
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Ch. 6
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Ch. 7
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Ch. 8
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Chapitre 3
TP INFO

Distance entre un point de l'espace et une droite

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Énoncé
L'espace est muni d'un repère orthonormé ( \text{O} \: ; \overrightarrow{i} \: , \overrightarrow{j} \: , \overrightarrow{k}). On considère le point \text{L} (5 \: ; -2 \: ; -1) et la droite \Delta de représentation paramétrique \left\{\begin{array}{l} x=4 t-3 \\ y=2 t \\ z=4 t-1 \end{array}\right., t \in \mathbb{R}. Questions préliminaires :
1. Déterminer un vecteur directeur \overrightarrow{u} de la droite \Delta.


2. Déterminer les coordonnées du point \text{K} \in \Delta tel que t = 0.
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Objectif
Déterminer empiriquement la distance entre le point \text{L} et la droite \Delta à l'aide d'une des trois méthodes.
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Méthode 1
GeoGebra

Dans , ouvrir une fenêtre 3D et n'afficher ni le plan, ni les axes.
1. En utilisant la barre de saisie, placer les points \text{K} et \text{L} à l'aide de leurs coordonnées.

Placeholder pour Distance entre un point de l'espace et une droiteDistance entre un point de l'espace et une droite
Le zoom est accessible dans la version Premium.

2. Créer un vecteur directeur \overrightarrow{u} de la droite \Delta dans la barre de saisie.

Placeholder pour Distance entre un point de l'espace et une droiteDistance entre un point de l'espace et une droite
Le zoom est accessible dans la version Premium.

3. Créer un représentant du vecteur \overrightarrow{u} ayant pour origine \text{K} pour ensuite tracer la droite \Delta.

4. Placer un point \text{M} sur cette droite et faire afficher la longueur \text{LM}.
5. Déplacer le point \text{M} jusqu'à obtenir la longueur minimale de \text{LM}.
Quelles sont alors les coordonnées de \text{M}?

6. Affcher la mesure de l'angle \widehat{\text{LMK}}.
Que constate-t-on ?
Logo Geogebra

GeoGebra

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Méthode 2
Python

On considère le code Python ci-dessous.
1. Que renvoie la fonction droite ? Faire un essai avec t = 2.

2. Que renvoie la fonction distance ? Faire un essai en prenant comme argument droite(2).

3. Créer une fonction test qui prend en entrée t_1 et t_2 correspondant à deux points \text{A} et \text{B} de la droite \Delta et un pas p et qui renvoie la distance minimale entre le point \text{L} et les points du segment [\text{AB}].
Aide
On pourra créer une variable min qui gardera en mémoire la distance minimale à chaque passage de la boucle.

4. Utiliser cette fonction pour déterminer le point de \Delta le plus proche de \text{L} lorsque t \in[-5 \: ; 5] avec un pas de 1, puis un pas de 0{,}1.
from math import sqrt
def droite(t) :
	x = 4*t - 3
	y = 2*t
	z = 4*t - 1
	return([x, y, z])

def distance(l) :
	d = sqrt((l[0]-5)**2+(l[1]+2)**2+(l[2]+1)**2)
	return(d)
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Méthode 3
Tableur

Ouvrir une feuille de calcul.
1. Dans la colonne A, placer les valeurs de t de -5 à 5 avec un incrément de 1.
2. Dans les colonnes B, C et D, calculer les coordonnées x, y et z des points de la droite \Delta correspondant aux valeurs de t de la colonne A.
3. Dans la colonne E, calculer la distance de chaque point à \text{L} en utilisant la formule adéquate.

4. Quelles semblent être les coordonnées du point le plus proche de \text{L} ?

5. Refaire les mêmes manipulations avec un pas de 0{,}1 pour les valeurs de t, puis avec un pas de 0{,}01.
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