✔ Calculer le produit scalaire de deux vecteurs en utilisant leurs coordonnées.
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On se place dans un repère orthonormé (O;i,j).
Propriété
Pour tout vecteur u de coordonnées u(xy), on a : ∥u∥2=u⋅u=x2+y2, donc ∥u∥=x2+y2.
Exemple : Soit u le vecteur de coordonnées u(−1,52).
Alors ∥u∥=(−1,5)2+22=2,25+4=6,25=2,5.
Propriété
Soit u et v deux vecteurs de coordonnées u(xy) et v(x′y′).
Alors u⋅v=xx′+yy′.
Exemple : Soit u et v deux vecteurs de coordonnées u(20,5) et v(3−4).
Alors u⋅v=2×3+0,5×(−4)=6−2=4.
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Exercice corrigé
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Énoncé
Dans un repère orthonormé (O;i,j), on considère les points A(2;−3),B(−1;1) et C(0,5;−3).
1. Calculer AB⋅AC,∥AB∥ et ∥AC∥.
2. En déduire une valeur approchée de la mesure en degré de l'angle BAC , arrondie à l'unité.
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Solution
1. AB a pour coordonnées (−1−21−(−3)) soit AB(−34) et
AC a pour coordonnées (0,5−2−3−(−3)) soit AC(−1,50).
Donc AB⋅AC=(−3)×(−1,5)+4×0=4,5,∥AB∥=(−3)2+42=25=5 et ∥AC∥=(−1,5)2+02=2,25=1,5.
2. Par ailleurs, AB⋅AC=∥AB∥×∥AC∥×cos(BAC),
donc 4,5=5×1,5×cos(BAC), d'où cos(BAC)=7,54,5.
On en déduit BAC≃53∘.
Méthode
1. On détermine les coordonnées des
vecteurs AB et AC.
On utilise les coordonnées des vecteurs AB et AC pour calculer leur produit scalaire et leurs normes.
2. On écrit l'expression du produit scalaire
de AB et AC en fonction du cosinus de BAC .
On remplace AB⋅AC,∥AB∥ et ∥AC∥ par leurs valeurs dans la formule avec le cosinus et on résout l'équation ainsi obtenue.
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Exercices
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Exercice 18
Soit u et v deux vecteurs de coordonnées
u(−12) et v(2,55) dans un repère orthonormé.
Calculer u⋅v.
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Exercice 19
Soit u et v deux vecteurs de coordonnées
u(1025) et v(0,02−0,04) dans un repère orthonormé.
Calculer u⋅v.
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Exercice 20
Soit u de coordonnées u(−1,20,6) dans un repère orthonormé.
Calculer une valeur approchée, arrondie au
dixième, de ∥u∥.
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Exercice 21
Soit u de coordonnées u(5−5). Donner la valeur exacte de ∥u∥.
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Exercice 22
Dans un repère orthonormé, on considère les
points A(0;2),B(1;1),C(−1;0) et D(0,5;0,5). Calculer AB⋅CD,CD⋅AD et AB⋅AD.
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Exercice 23
Dans un repère orthonormé, on considère les
points A(−2,1;0,4),B(0,4;0,4), et C(4,9;−0,6). Calculer AB⋅AC et AC⋅BC.
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Exercice 24
Dans un repère orthonormé, on considère les points A(3;10),B(1;12), et C(−4;0). Calculer les valeurs approchées de ∥AB∥ et ∥AC∥, arrondies au dixième.
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Exercice 25
En utilisant les coordonnées des vecteurs EB et DC dans le repère (A;AB,AD), calculer EB⋅DC.
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Exercice 26
En utilisant les coordonnées dans le repère
(A;AG,AD), calculer GB⋅AC,GB⋅EC,AD⋅CB
et AG⋅BC.
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Exercice 27
Soit x un nombre réel, u et v deux vecteurs
de coordonnées u(60,5) et v(1x). Exprimer u⋅v en fonction de x.
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Exercice 28
Soit x un nombre réel, u et v deux vecteurs
de coordonnées u(−2,43) et v(5x). Déterminer la
valeur de x telle que u⋅v=0.
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Exercice 29
Soit x un nombre réel, u et v deux vecteurs
de coordonnées u(104) et v(2x). Déterminer la
valeur de x telle que u⋅v=0.
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Exercice 30
On considère les points A(−2;−1),B(−1;1) et C(1;0) dans un repère orthonormé.
1. Calculer AB⋅AC,∥AB∥ et ∥AC∥ à l'aide des coordonnées de ces vecteurs.
2. Exprimer AB⋅AC en fonction de cos(BAC) et en déduire la mesure en degré de BAC.
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Exercice 31
On considère les points E(1;0),D(0;2) et F(2;3) dans un repère orthonormé.
1. Calculer DE⋅DF à l'aide des coordonnées de ces vecteurs.
2. Exprimer DE⋅DF en fonction du cosinus de l'angle EDF et en déduire la valeur de EDF .
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Exercice 32
Soit u et v les vecteurs de coordonnées u(2−1) et v(−2−1).
1. Calculer u⋅v.
2. Exprimer u⋅v en fonction de cos(a),∥u∥ et ∥v∥.
3. En déduire une valeur approchée de la mesure en degré de l'angle a, arrondie à l'unité.