Chapitre 3 — Vecteurs, droites et plans de l’espace
Exercices courts, interactifs et corrigeables pour travailler les gestes essentiels du chapitre.
Exercice 1 — Coordonnées de vecteurs
\(A(1;2;-1)\), \(B(4;-1;3)\), \(C(-2;3;0)\).
1. Calculer \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\), \(\overrightarrow{BC}\).
2. Calculer \(\|\overrightarrow{AB}\|\), \(\|\overrightarrow{AC}\|\), \(\|\overrightarrow{BC}\|\).
3. Vérifier \(\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}=\overrightarrow{AC}\) (Chasles).
4. Coordonnées du milieu \(M\) de \([BC]\).
Correction type
Énoncé travaillé : \(A(1;2;-1)\), \(B(4;-1;3)\), \(C(-2;3;0)\). 1. Calculer \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\), \(\overrightarrow{BC}\). 2. Calculer \(\|\overrightarrow{AB}\|\), \(\|\overrightarrow{AC}\|\), \(\|\overrightarrow{BC}\|\). 3. Vérifier \(\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}=\overrightarrow{AC}\) (Chasles). 4. Coordonnées du milieu \(M\) de \([BC]\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(A(2;-1;3)\), \(B(0;4;-1)\), \(C(-3;2;5)\). Mêmes questions.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 2 — Colinéarité
1. \(\vec{u}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}6\\-3\\9\end{pmatrix}\) colinéaires ?
2. \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}3\\5\\-2\end{pmatrix}\) colinéaires ?
3. Trouver \(k\) pour que \(\vec{u}\begin{pmatrix}k\\4\\-2\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}3\\-6\\3\end{pmatrix}\) soient colinéaires.
4. \(A(1;0;2)\), \(B(3;-2;4)\), \(C(7;-6;8)\) alignés ?
Correction type
Énoncé travaillé : 1. \(\vec{u}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}6\\-3\\9\end{pmatrix}\) colinéaires ? 2. \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}3\\5\\-2\end{pmatrix}\) colinéaires ? 3. Trouver \(k\) pour que \(\vec{u}\begin{pmatrix}k\\4\\-2\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}3\\-6\\3\end{pmatrix}\) soient colinéaires. 4. \(A(1;0;2)\), \(B(3;-2;4)\), \(C(7;-6;8)\) alignés ?
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(\vec{u}\begin{pmatrix}2\\1\\-3\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}4\\2\\-6\end{pmatrix}\). Colinéaires ? Trouver \(k\) pour \(\vec{u}\begin{pmatrix}k\\3\\1\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}2\\k\\2\end{pmatrix}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 3 — Combinaisons linéaires
\(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\0\\-1\end{pmatrix}\), \(\vec{v}\begin{pmatrix}0\\1\\2\end{pmatrix}\), \(\vec{w}\begin{pmatrix}3\\-1\\1\end{pmatrix}\).
1. Calculer \(2\vec{u}-3\vec{v}+\vec{w}\).
2. Calculer \(\|\vec{u}+\vec{v}\|\).
3. Existent-ils \(\alpha,\beta\) tels que \(\alpha\vec{u}+\beta\vec{v}=\vec{w}\) ?
4. Montrer que \(\vec{u},\vec{v},\vec{w}\) forment une base de \(\mathbb{R}^3\).
Correction type
Énoncé travaillé : \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\0\\-1\end{pmatrix}\), \(\vec{v}\begin{pmatrix}0\\1\\2\end{pmatrix}\), \(\vec{w}\begin{pmatrix}3\\-1\\1\end{pmatrix}\). 1. Calculer \(2\vec{u}-3\vec{v}+\vec{w}\). 2. Calculer \(\|\vec{u}+\vec{v}\|\). 3. Existent-ils \(\alpha,\beta\) tels que \(\alpha\vec{u}+\beta\vec{v}=\vec{w}\) ? 4. Montrer que \(\vec{u},\vec{v},\vec{w}\) forment une base de \(\mathbb{R}^3\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}\), \(\vec{v}\begin{pmatrix}0\\1\\1\end{pmatrix}\), \(\vec{w}\begin{pmatrix}2\\3\\1\end{pmatrix}\). Exprimer \(\vec{w}\) en fonction de \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 4 — Milieu et barycentre
\(A(2;1;3)\), \(B(-2;3;-1)\), \(C(4;-1;5)\).
1. Milieu \(I\) de \([AB]\).
2. Centre de gravité \(G\) du triangle \(ABC\).
3. Vérifier \(\overrightarrow{GA}+\overrightarrow{GB}+\overrightarrow{GC}=\vec{0}\).
4. Point \(D\) tel que \(ABDC\) soit un parallélogramme.
Correction type
Énoncé travaillé : \(A(2;1;3)\), \(B(-2;3;-1)\), \(C(4;-1;5)\). 1. Milieu \(I\) de \([AB]\). 2. Centre de gravité \(G\) du triangle \(ABC\). 3. Vérifier \(\overrightarrow{GA}+\overrightarrow{GB}+\overrightarrow{GC}=\vec{0}\). 4. Point \(D\) tel que \(ABDC\) soit un parallélogramme.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(A(0;0;0)\), \(B(4;0;0)\), \(C(0;6;0)\). Milieu de chaque côté et centre de gravité.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 5 — Norme et distance
1. Distance \(AB\) avec \(A(1;-2;3)\), \(B(4;2;-1)\).
2. Équation des points à distance \(3\) de l’origine.
3. Montrer que \(A(0;0;0)\), \(B(2;0;0)\), \(C(1;\sqrt{3};0)\) forment un triangle équilatéral.
4. Point de l’axe \(Ox\) le plus proche de \(P(2;3;-1)\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Distance \(AB\) avec \(A(1;-2;3)\), \(B(4;2;-1)\). 2. Équation des points à distance \(3\) de l’origine. 3. Montrer que \(A(0;0;0)\), \(B(2;0;0)\), \(C(1;\sqrt{3};0)\) forment un triangle équilatéral. 4. Point de l’axe \(Ox\) le plus proche de \(P(2;3;-1)\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(A(1;2;3)\), \(B(4;-1;5)\). Calculer \(AB\). Trouver les points de l’axe \(Oz\) à distance \(5\) de \(A\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 6 — Représentation paramétrique
1. Représentation paramétrique de \(d_1\) passant par \(A(1;0;2)\) et \(B(3;-1;4)\).
2. Droite \(d_2\) passant par \(C(-2;1;0)\), direction \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\2\\-3\end{pmatrix}\).
3. \(M(5;-2;6)\) appartient-il à \(d_1\) ?
4. \(N(0;-1;3)\) appartient-il à \(d_2\) ?
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Représentation paramétrique de \(d_1\) passant par \(A(1;0;2)\) et \(B(3;-1;4)\). 2. Droite \(d_2\) passant par \(C(-2;1;0)\), direction \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\2\\-3\end{pmatrix}\). 3. \(M(5;-2;6)\) appartient-il à \(d_1\) ? 4. \(N(0;-1;3)\) appartient-il à \(d_2\) ?
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : droite passant par \(P(3;0;-1)\) et \(Q(1;2;3)\). Le point \(R(5;-2;-5)\) appartient-il à cette droite ?
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 7 — Positions relatives de deux droites
\(d_1 : \begin{cases}x=1+t\\y=2-t\\z=t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\) et \(d_2 : \begin{cases}x=3+s\\y=s\\z=2+s\end{cases},\,s\in\mathbb{R}\).
1. Parallèles ?
2. Point d’intersection ?
3. Position relative.
4. Droite \(d_3\) parallèle à \(d_1\) passant par \(P(0;1;-1)\).
Correction type
Énoncé travaillé : \(d_1 : \begin{cases}x=1+t\\y=2-t\\z=t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\) et \(d_2 : \begin{cases}x=3+s\\y=s\\z=2+s\end{cases},\,s\in\mathbb{R}\). 1. Parallèles ? 2. Point d’intersection ? 3. Position relative. 4. Droite \(d_3\) parallèle à \(d_1\) passant par \(P(0;1;-1)\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(d_1:\begin{cases}x=2t\\y=t\\z=3-t\end{cases}\) et \(d_2:\begin{cases}x=1+s\\y=2-s\\z=s\end{cases}\). Se coupent-elles ?
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 8 — Droite définie par deux conditions
1. Droite passant par \(A(2;1;-1)\) et \(B(0;3;2)\).
2. Droite passant par \(C(1;0;0)\), direction \(\vec{v}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}\).
3. Droite passant par \(D(0;0;1)\), perpendiculaire au plan \(2x-y+z=0\).
4. Montrer que \(E(1;2;3)\), \(F(3;1;2)\), \(G(5;0;1)\) sont alignés.
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Droite passant par \(A(2;1;-1)\) et \(B(0;3;2)\). 2. Droite passant par \(C(1;0;0)\), direction \(\vec{v}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}\). 3. Droite passant par \(D(0;0;1)\), perpendiculaire au plan \(2x-y+z=0\). 4. Montrer que \(E(1;2;3)\), \(F(3;1;2)\), \(G(5;0;1)\) sont alignés.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : droite passant par \(A(1;-1;2)\) et \(B(3;1;0)\). Montrer que \(C(5;3;-2)\) est sur cette droite.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 9 — Paramètre sur une droite
\(d : \begin{cases}x=2+3t\\y=-1+t\\z=1-2t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\).
1. Points pour \(t=0\), \(t=1\), \(t=-1\).
2. Paramètre \(t_0\) pour abscisse nulle.
3. Point d’ordonnée \(3\).
4. Distance entre les points pour \(t=0\) et \(t=2\).
Correction type
Énoncé travaillé : \(d : \begin{cases}x=2+3t\\y=-1+t\\z=1-2t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\). 1. Points pour \(t=0\), \(t=1\), \(t=-1\). 2. Paramètre \(t_0\) pour abscisse nulle. 3. Point d’ordonnée \(3\). 4. Distance entre les points pour \(t=0\) et \(t=2\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(d:\begin{cases}x=1+2t\\y=3-t\\z=t\end{cases}\). Point de cote \(z=4\). Distance entre les points \(t=0\) et \(t=3\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 10 — Droite et plan
\(d : \begin{cases}x=1+t\\y=2t\\z=3-t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\).
1. \(d\) parallèle au plan \(x+y+z=0\) ?
2. Intersection de \(d\) avec \(\mathcal{P}_{} : x-y+2z=5\).
3. La droite \(d{}\) passant par \(A(1;1;1)\), direction \(\vec{n}\begin{pmatrix}1\\-1\\2\end{pmatrix}\) est-elle perpendiculaire à \(\mathcal{P}{}\) ?
4. Pied de la perpendiculaire de \(B(2;0;3)\) sur \(\mathcal{P}{}\).
Correction type
Énoncé travaillé : \(d : \begin{cases}x=1+t\\y=2t\\z=3-t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\). 1. \(d\) parallèle au plan \(x+y+z=0\) ? 2. Intersection de \(d\) avec \(\mathcal{P}_{} : x-y+2z=5\). 3. La droite \(d{}\) passant par \(A(1;1;1)\), direction \(\vec{n}\begin{pmatrix}1\\-1\\2\end{pmatrix}\) est-elle perpendiculaire à \(\mathcal{P}{}\) ? 4. Pied de la perpendiculaire de \(B(2;0;3)\) sur \(\mathcal{P}{}\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : droite \(\begin{cases}x=t\\y=1+t\\z=2-t\end{cases}\) et plan \(x+y+z=6\). Intersection ?
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 11 — Équation cartésienne d’un plan
1. Plan passant par \(A(1;0;0)\), vecteur normal \(\vec{n}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}\).
2. Vérifier que \(B(2;1;-\frac{1}{3})\) appartient à ce plan.
3. Plan passant par \(O\), normal \(\vec{n}\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}\).
4. Équation du plan \(xOy\) et du plan \(xOz\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Plan passant par \(A(1;0;0)\), vecteur normal \(\vec{n}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}\). 2. Vérifier que \(B(2;1;-\frac{1}{3})\) appartient à ce plan. 3. Plan passant par \(O\), normal \(\vec{n}\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}\). 4. Équation du plan \(xOy\) et du plan \(xOz\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : plan passant par \(M(2;-1;3)\), normal \(\vec{n}\begin{pmatrix}1\\1\\-2\end{pmatrix}\). Vérifier que \(N(0;1;2)\) appartient à ce plan.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 12 — Plan défini par trois points
1. Plan passant par \(A(1;0;0)\), \(B(0;2;0)\), \(C(0;0;3)\).
2. Plan passant par \(P(1;1;1)\), \(Q(2;0;1)\), \(R(1;2;3)\).
3. \(S(3;-1;2)\) appartient-il au plan \((PQR)\) ?
4. Plan passant par \(O\) contenant \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\-1\\2\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}2\\1\\0\end{pmatrix}\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Plan passant par \(A(1;0;0)\), \(B(0;2;0)\), \(C(0;0;3)\). 2. Plan passant par \(P(1;1;1)\), \(Q(2;0;1)\), \(R(1;2;3)\). 3. \(S(3;-1;2)\) appartient-il au plan \((PQR)\) ? 4. Plan passant par \(O\) contenant \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\-1\\2\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}2\\1\\0\end{pmatrix}\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : plan passant par \(A(2;0;0)\), \(B(0;3;0)\), \(C(0;0;6)\). Vérifier que \(G\) le centre de gravité de \(ABC\) est dans ce plan.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 13 — Positions relatives de deux plans
1. \(\mathcal{P}_1 : 2x-y+3z=1\) et \(\mathcal{P}_2 : 4x-2y+6z=5\) parallèles ?
2. \(\mathcal{P}_3 : x+y-z=2\) et \(\mathcal{P}_4 : 2x-y+z=1\) parallèles ?
3. Si non, droite d’intersection.
4. Plan parallèle à \(\mathcal{P}_1\) passant par \(M(0;1;0)\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. \(\mathcal{P}_1 : 2x-y+3z=1\) et \(\mathcal{P}_2 : 4x-2y+6z=5\) parallèles ? 2. \(\mathcal{P}_3 : x+y-z=2\) et \(\mathcal{P}_4 : 2x-y+z=1\) parallèles ? 3. Si non, droite d’intersection. 4. Plan parallèle à \(\mathcal{P}_1\) passant par \(M(0;1;0)\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(\mathcal{P}_1:x+2y-z=4\) et \(\mathcal{P}_2:2x+4y-2z=5\). Parallèles ? Sinon intersection.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 14 — Intersection de trois plans
Résoudre et interpréter :
\(\begin{cases}x+y+z=6\\2x-y+z=3\\x+2y-z=5\end{cases}\)
2. Interprétation géométrique.
3. Modifier pour système incompatible.
4. Que représente un système à infinité de solutions ?
Correction type
Énoncé travaillé : Résoudre et interpréter : \(\begin{cases}x+y+z=6\\2x-y+z=3\\x+2y-z=5\end{cases}\) 2. Interprétation géométrique. 3. Modifier pour système incompatible. 4. Que représente un système à infinité de solutions ?
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(\begin{cases}x+y+z=3\\x-y+z=1\\2x+z=4\end{cases}\). Résoudre et interpréter.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 15 — Plan et droite : positions relatives
\(d : \begin{cases}x=1+t\\y=-t\\z=2+t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\) et \(\mathcal{P}:x-y+z=3\).
1. \(d\) est-elle dans \(\mathcal{P}\) ?
2. Point d’intersection.
3. Vecteur directeur d’une droite parallèle à \(\mathcal{P}\).
4. Droite passant par \(A(1;0;2)\), parallèle à \(\mathcal{P}\) et à \(d\).
Correction type
Énoncé travaillé : \(d : \begin{cases}x=1+t\\y=-t\\z=2+t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\) et \(\mathcal{P}:x-y+z=3\). 1. \(d\) est-elle dans \(\mathcal{P}\) ? 2. Point d’intersection. 3. Vecteur directeur d’une droite parallèle à \(\mathcal{P}\). 4. Droite passant par \(A(1;0;2)\), parallèle à \(\mathcal{P}\) et à \(d\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(d:\begin{cases}x=2t\\y=1+t\\z=t\end{cases}\) et \(\mathcal{P}:x-y+z=2\). Intersection ?
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 16 — Vecteurs orthogonaux
1. \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\-2\\3\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}4\\5\\2\end{pmatrix}\) orthogonaux ? (\(\vec{u}\cdot\vec{v}=4-10+6=0\) ✓)
2. Tous les \(\vec{w}\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix}\) orthogonaux à \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}\).
3. Parmi \(\vec{a}\begin{pmatrix}3\\0\\-3\end{pmatrix}\), \(\vec{b}\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}\), \(\vec{c}\begin{pmatrix}2\\-1\\-1\end{pmatrix}\), lesquels sont orthogonaux ?
4. Trouver \(k\) tel que \(\vec{u}\begin{pmatrix}k\\3\\-2\end{pmatrix}\perp\vec{v}\begin{pmatrix}4\\k\\1\end{pmatrix}\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\-2\\3\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}4\\5\\2\end{pmatrix}\) orthogonaux ? (\(\vec{u}\cdot\vec{v}=4-10+6=0\) ✓) 2. Tous les \(\vec{w}\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix}\) orthogonaux à \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}\). 3. Parmi \(\vec{a}\begin{pmatrix}3\\0\\-3\end{pmatrix}\), \(\vec{b}\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}\), \(\vec{c}\begin{pmatrix}2\\-1\\-1\end{pmatrix}\), lesquels sont orthogonaux ? 4. Trouver \(k\) tel que \(\vec{u}\begin{pmatrix}k\\3\\-2\end{pmatrix}\perp\vec{v}\begin{pmatrix}4\\k\\1\end{pmatrix}\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : trouver tous les vecteurs orthogonaux à la fois à \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\0\\1\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}0\\1\\1\end{pmatrix}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 17 — Droite perpendiculaire à un plan
\(A(1;2;3)\), \(\mathcal{P}:2x-y+3z=0\).
1. Droite passant par \(A\), perpendiculaire à \(\mathcal{P}\).
2. Pied \(H\) de la perpendiculaire.
3. Distance de \(A\) à \(\mathcal{P}\).
4. Image de \(A\) par symétrie par rapport à \(\mathcal{P}\).
Correction type
Énoncé travaillé : \(A(1;2;3)\), \(\mathcal{P}:2x-y+3z=0\). 1. Droite passant par \(A\), perpendiculaire à \(\mathcal{P}\). 2. Pied \(H\) de la perpendiculaire. 3. Distance de \(A\) à \(\mathcal{P}\). 4. Image de \(A\) par symétrie par rapport à \(\mathcal{P}\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(B(0;1;-2)\) et \(\mathcal{P}:x+2y-2z+3=0\). Pied de la perpendiculaire et distance.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 18 — Plans perpendiculaires
1. \(\mathcal{P}_1:x-2y+z=0\) et \(\mathcal{P}_2:2x+y=1\) perpendiculaires ?
2. Plan perpendiculaire à \(\mathcal{P}_1\) contenant l’axe \(Oz\).
3. Droite d’intersection de \(\mathcal{P}_1\) et \(\mathcal{P}_2\).
4. Plan perpendiculaire à \(\mathcal{P}_1\) passant par \(M(1;0;1)\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. \(\mathcal{P}_1:x-2y+z=0\) et \(\mathcal{P}_2:2x+y=1\) perpendiculaires ? 2. Plan perpendiculaire à \(\mathcal{P}_1\) contenant l’axe \(Oz\). 3. Droite d’intersection de \(\mathcal{P}_1\) et \(\mathcal{P}_2\). 4. Plan perpendiculaire à \(\mathcal{P}_1\) passant par \(M(1;0;1)\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(\mathcal{P}_1:x+y-z=0\) et \(\mathcal{P}_2:x-y+2z=0\). Perpendiculaires ? Angle entre eux.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 19 — Droite perpendiculaire à une droite
1. Vecteurs orthogonaux à \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\-1\\2\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}2\\1\\0\end{pmatrix}\).
2. Droite passant par \(O\), perpendiculaire à \(d_1\) et \(d_2\).
3. Cette droite est-elle unique ?
4. Angle entre \(d_1\) et \(d_2\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Vecteurs orthogonaux à \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\-1\\2\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}2\\1\\0\end{pmatrix}\). 2. Droite passant par \(O\), perpendiculaire à \(d_1\) et \(d_2\). 3. Cette droite est-elle unique ? 4. Angle entre \(d_1\) et \(d_2\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : trouver la droite passant par \(A(1;0;0)\) perpendiculaire aux droites de directions \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}0\\1\\1\end{pmatrix}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 20 — Hauteur d’un tétraèdre
\(A(0;0;0)\), \(B(3;0;0)\), \(C(0;4;0)\), \(D(0;0;5)\).
1. Calculer \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\), \(\overrightarrow{AD}\).
2. Équation du plan \((ABC)\).
3. Hauteur \(DH\) issue de \(D\).
4. Volume du tétraèdre.
Correction type
Énoncé travaillé : \(A(0;0;0)\), \(B(3;0;0)\), \(C(0;4;0)\), \(D(0;0;5)\). 1. Calculer \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\), \(\overrightarrow{AD}\). 2. Équation du plan \((ABC)\). 3. Hauteur \(DH\) issue de \(D\). 4. Volume du tétraèdre.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : tétraèdre régulier de côté \(2\) avec \(A(0;0;0)\), \(B(2;0;0)\), \(C(1;\sqrt{3};0)\), \(D(1;\frac{\sqrt{3}}{3};2\sqrt{\frac{2}{3}})\). Calculer la hauteur.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 21 — Calcul de produits scalaires
1. \(\vec{u}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}\cdot\vec{v}\begin{pmatrix}1\\4\\-2\end{pmatrix}\).
2. \(\overrightarrow{AB}\cdot\overrightarrow{AC}\) avec \(A(1;0;2)\), \(B(3;-1;1)\), \(C(2;2;4)\).
3. \(\|\vec{u}+\vec{v}\|^2\) en utilisant \(\|\vec{u}\|^2+2\vec{u}\cdot\vec{v}+\|\vec{v}\|^2\).
4. \((\vec{u}-\vec{v})\cdot(\vec{u}+\vec{v})=\|\vec{u}\|^2-\|\vec{v}\|^2\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. \(\vec{u}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}\cdot\vec{v}\begin{pmatrix}1\\4\\-2\end{pmatrix}\). 2. \(\overrightarrow{AB}\cdot\overrightarrow{AC}\) avec \(A(1;0;2)\), \(B(3;-1;1)\), \(C(2;2;4)\). 3. \(\|\vec{u}+\vec{v}\|^2\) en utilisant \(\|\vec{u}\|^2+2\vec{u}\cdot\vec{v}+\|\vec{v}\|^2\). 4. \((\vec{u}-\vec{v})\cdot(\vec{u}+\vec{v})=\|\vec{u}\|^2-\|\vec{v}\|^2\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(\vec{u}\begin{pmatrix}3\\1\\-2\end{pmatrix}\) et \(\vec{v}\begin{pmatrix}1\\-3\\1\end{pmatrix}\). Calculer \(\vec{u}\cdot\vec{v}\), \(\|\vec{u}+\vec{v}\|\), \(\|\vec{u}-\vec{v}\|\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 22 — Angle entre deux vecteurs
1. Angle \((\vec{u},\vec{v})\) avec \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}\), \(\vec{v}\begin{pmatrix}0\\1\\1\end{pmatrix}\).
2. Angle \(\widehat{BAC}\) dans \(A(1;0;0)\), \(B(0;1;0)\), \(C(0;0;1)\).
3. Vérifier que les diagonales d’un cube forment un angle \(\arccos(1/3)\).
4. Vecteurs unitaires faisant \(60°\) avec \(\vec{k}\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Angle \((\vec{u},\vec{v})\) avec \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}\), \(\vec{v}\begin{pmatrix}0\\1\\1\end{pmatrix}\). 2. Angle \(\widehat{BAC}\) dans \(A(1;0;0)\), \(B(0;1;0)\), \(C(0;0;1)\). 3. Vérifier que les diagonales d’un cube forment un angle \(\arccos(1/3)\). 4. Vecteurs unitaires faisant \(60°\) avec \(\vec{k}\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : triangle \(A(2;0;0)\), \(B(0;3;0)\), \(C(0;0;6)\). Calculer les trois angles.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 23 — Angle entre droite et plan
L’angle \(\alpha\) vérifie \(\sin\alpha=\dfrac{|\vec{u}\cdot\vec{n}|}{\|\vec{u}\|\|\vec{n}\|}\).
1. Angle entre direction \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}\) et plan \(x+y=0\).
2. Angle entre axe \(Ox\) et plan \(x+y+z=1\).
3. Droite faisant \(30°\) avec \(z=0\) : que dire du vecteur directeur ?
4. Trouver une droite faisant \(45°\) avec le plan \(z=0\).
Correction type
Énoncé travaillé : L’angle \(\alpha\) vérifie \(\sin\alpha=\dfrac{|\vec{u}\cdot\vec{n}|}{\|\vec{u}\|\|\vec{n}\|}\). 1. Angle entre direction \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}\) et plan \(x+y=0\). 2. Angle entre axe \(Ox\) et plan \(x+y+z=1\). 3. Droite faisant \(30°\) avec \(z=0\) : que dire du vecteur directeur ? 4. Trouver une droite faisant \(45°\) avec le plan \(z=0\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : angle entre la droite \(\begin{cases}x=t\\y=2t\\z=t\end{cases}\) et le plan \(x+y-z=0\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 24 — Angle entre deux plans
1. Angle entre \(\mathcal{P}_1:x+y+z=0\) et \(\mathcal{P}_2:x-y+z=0\).
2. Angle entre \(\mathcal{P}_3:2x-y+2z=0\) et \(\mathcal{P}_4:x+2y-2z=0\).
3. Deux plans perpendiculaires contenant l’axe \(Oz\).
4. Plan formant \(45°\) avec le plan \(xOy\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Angle entre \(\mathcal{P}_1:x+y+z=0\) et \(\mathcal{P}_2:x-y+z=0\). 2. Angle entre \(\mathcal{P}_3:2x-y+2z=0\) et \(\mathcal{P}_4:x+2y-2z=0\). 3. Deux plans perpendiculaires contenant l’axe \(Oz\). 4. Plan formant \(45°\) avec le plan \(xOy\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : angle entre les plans \(x+y=1\) et \(y+z=1\). Ces plans sont-ils perpendiculaires ?
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 25 — Produit scalaire et géométrie
1. Montrer que \(A(1;0;2)\), \(B(3;1;-1)\), \(C(2;-2;0)\) forme un triangle rectangle. En quel sommet ?
2. Projeté orthogonal de \(\vec{u}\begin{pmatrix}3\\1\\2\end{pmatrix}\) sur \(\vec{v}\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix}\).
3. Identité du parallélogramme : \(\|\vec{u}+\vec{v}\|^2+\|\vec{u}-\vec{v}\|^2=2(\|\vec{u}\|^2+\|\vec{v}\|^2)\).
4. En déduire une propriété des diagonales d’un losange.
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Montrer que \(A(1;0;2)\), \(B(3;1;-1)\), \(C(2;-2;0)\) forme un triangle rectangle. En quel sommet ? 2. Projeté orthogonal de \(\vec{u}\begin{pmatrix}3\\1\\2\end{pmatrix}\) sur \(\vec{v}\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix}\). 3. Identité du parallélogramme : \(\|\vec{u}+\vec{v}\|^2+\|\vec{u}-\vec{v}\|^2=2(\|\vec{u}\|^2+\|\vec{v}\|^2)\). 4. En déduire une propriété des diagonales d’un losange.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(A(0;0;0)\), \(B(4;0;0)\), \(C(2;2;2)\). Triangle rectangle, isocèle ou équilatéral ?
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 26 — Distance d’un point à un plan
1. Distance de \(A(1;2;3)\) à \(\mathcal{P}:2x-y+2z-5=0\).
2. Distance de \(B(0;0;0)\) à \(\mathcal{P}_{}:x+y+z-3=0\).
3. Points de l’axe \(Oz\) équidistants des plans \(2x+y=1\) et \(x-2y=3\).
4. Distance entre les plans parallèles \(3x-4z=5\) et \(3x-4z=10\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Distance de \(A(1;2;3)\) à \(\mathcal{P}:2x-y+2z-5=0\). 2. Distance de \(B(0;0;0)\) à \(\mathcal{P}_{}:x+y+z-3=0\). 3. Points de l’axe \(Oz\) équidistants des plans \(2x+y=1\) et \(x-2y=3\). 4. Distance entre les plans parallèles \(3x-4z=5\) et \(3x-4z=10\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : distance de \(M(1;-1;2)\) au plan \(x+2y-2z+3=0\). Vérifier avec la formule et par le pied de la perpendiculaire.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 27 — Distance d’un point à une droite
Formule : \(d(M,d)=\sqrt{\|\overrightarrow{AM}\|^2-\left(\frac{\overrightarrow{AM}\cdot\vec{u}}{\|\vec{u}\|}\right)^2}\).
1. Distance de \(M(2;3;1)\) à la droite passant par \(O\), direction \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}\).
2. Distance de \(M(1;-1;2)\) à \(d:\begin{cases}x=t\\y=t\\z=t\end{cases}\).
3. Vérifier en trouvant le pied.
4. Distance de \(P(1;0;0)\) à la droite \((AB)\) avec \(A(0;1;0)\), \(B(0;0;1)\).
Correction type
Énoncé travaillé : Formule : \(d(M,d)=\sqrt{\|\overrightarrow{AM}\|^2-\left(\frac{\overrightarrow{AM}\cdot\vec{u}}{\|\vec{u}\|}\right)^2}\). 1. Distance de \(M(2;3;1)\) à la droite passant par \(O\), direction \(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}\). 2. Distance de \(M(1;-1;2)\) à \(d:\begin{cases}x=t\\y=t\\z=t\end{cases}\). 3. Vérifier en trouvant le pied. 4. Distance de \(P(1;0;0)\) à la droite \((AB)\) avec \(A(0;1;0)\), \(B(0;0;1)\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : distance de \(Q(3;0;0)\) à la droite \(\begin{cases}x=1+t\\y=t\\z=1-t\end{cases}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 28 — Distance entre droites gauches
\(d_1:\begin{cases}x=t\\y=0\\z=0\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\) et \(d_2:\begin{cases}x=0\\y=s\\z=1\end{cases},\,s\in\mathbb{R}\).
1. Montrer que \(d_1\) et \(d_2\) sont gauches.
2. Trouver un plan \(\mathcal{P}\) contenant \(d_1\) et parallèle à \(d_2\).
3. Vérifier que tous les points de \(d_2\) sont à la même distance de \(\mathcal{P}\).
4. Calculer cette distance.
Correction type
Énoncé travaillé : \(d_1:\begin{cases}x=t\\y=0\\z=0\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\) et \(d_2:\begin{cases}x=0\\y=s\\z=1\end{cases},\,s\in\mathbb{R}\). 1. Montrer que \(d_1\) et \(d_2\) sont gauches. 2. Trouver un plan \(\mathcal{P}\) contenant \(d_1\) et parallèle à \(d_2\). 3. Vérifier que tous les points de \(d_2\) sont à la même distance de \(\mathcal{P}\). 4. Calculer cette distance.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(d_1:\begin{cases}x=1+t\\y=0\\z=0\end{cases}\) et \(d_2:\begin{cases}x=0\\y=s\\z=2\end{cases}\). Même méthode avec un plan auxiliaire.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 29 — Sphère
1. Ensemble des points équidistants de \(A(1;0;0)\) et \(B(-1;0;0)\).
2. Sphère de centre \(\Omega(1;2;-1)\) et rayon \(3\).
3. Le plan \(x+y+z=0\) coupe-t-il cette sphère ?
4. Rayon du cercle d’intersection.
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Ensemble des points équidistants de \(A(1;0;0)\) et \(B(-1;0;0)\). 2. Sphère de centre \(\Omega(1;2;-1)\) et rayon \(3\). 3. Le plan \(x+y+z=0\) coupe-t-il cette sphère ? 4. Rayon du cercle d’intersection.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : sphère passant par \(O(0;0;0)\), \(A(2;0;0)\), \(B(0;2;0)\), \(C(0;0;2)\). Trouver le centre et le rayon.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 30 — Application : volumes
1. Calculer l’aire du triangle \(ABC\) avec \(A(0;0;0)\), \(B(2;0;0)\), \(C(0;3;0)\).
2. Trouver une équation du plan \((ABC)\).
3. Calculer la distance de \(D(0;0;4)\) au plan \((ABC)\).
4. En déduire le volume du tétraèdre \(ABCD\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Calculer l’aire du triangle \(ABC\) avec \(A(0;0;0)\), \(B(2;0;0)\), \(C(0;3;0)\). 2. Trouver une équation du plan \((ABC)\). 3. Calculer la distance de \(D(0;0;4)\) au plan \((ABC)\). 4. En déduire le volume du tétraèdre \(ABCD\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : tétraèdre \(ABCD\) avec \(A(0;0;0)\), \(B(3;0;0)\), \(C(0;4;0)\), \(D(0;0;5)\). Volume et aire de la base.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 31 — BAC — Plan, droite et distance
(6 pts) \(A(2;1;3)\), \(B(0;-1;1)\), \(C(4;1;-1)\), \(D(1;2;0)\).
A : Calculer \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\). Trouver \(\vec{n}\) normal au plan \((ABC)\). Équation du plan.
B : Distance de \(D\) au plan. \(D\) appartient-il au plan ?
C : Droite \(d\) passant par \(D\), perpendiculaire au plan. Pied \(H\).
Correction type
Énoncé travaillé : (6 pts) \(A(2;1;3)\), \(B(0;-1;1)\), \(C(4;1;-1)\), \(D(1;2;0)\). A : Calculer \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\). Trouver \(\vec{n}\) normal au plan \((ABC)\). Équation du plan. B : Distance de \(D\) au plan. \(D\) appartient-il au plan ? C : Droite \(d\) passant par \(D\), perpendiculaire au plan. Pied \(H\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(A(1;0;2)\), \(B(3;1;0)\), \(C(0;2;1)\), \(D(2;1;1)\). Même étude complète.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 32 — BAC — Positions relatives et intersection
(7 pts) \(\mathcal{P}_1:x+2y-z=3\) et \(\mathcal{P}_2:2x-y+3z=1\).
A : Montrer qu’ils ne sont pas parallèles. Trouver un point commun.
B : Montrer que \(\vec{u}\begin{pmatrix}5\\-5\\-5\end{pmatrix}\) est parallèle aux deux plans. Représentation paramétrique de \(d=\mathcal{P}_1\cap\mathcal{P}_2\).
C : Angle dièdre. Plan passant par \(O\) perpendiculaire à \(d\).
Correction type
Énoncé travaillé : (7 pts) \(\mathcal{P}_1:x+2y-z=3\) et \(\mathcal{P}_2:2x-y+3z=1\). A : Montrer qu’ils ne sont pas parallèles. Trouver un point commun. B : Montrer que \(\vec{u}\begin{pmatrix}5\\-5\\-5\end{pmatrix}\) est parallèle aux deux plans. Représentation paramétrique de \(d=\mathcal{P}_1\cap\mathcal{P}_2\). C : Angle dièdre. Plan passant par \(O\) perpendiculaire à \(d\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(\mathcal{P}_1:x-y+2z=4\) et \(\mathcal{P}_2:2x+y-z=2\). Droite d’intersection et angle.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 33 — BAC — Tétraèdre régulier
(8 pts) \(O(0;0;0)\), \(A(4;0;0)\), \(B(0;4;0)\), \(C(0;0;4)\).
A : Longueurs des arêtes. Milieu \(I\) de \([BC]\). Montrer \(OA\perp BC\).
B : Équation du plan \((ABC)\). Distance de \(O\) au plan. Volume.
C : Projeté orthogonal \(H\) de \(O\) sur \((ABC)\). Vérifier que \(H\) est le centre de gravité de \(ABC\).
Correction type
Énoncé travaillé : (8 pts) \(O(0;0;0)\), \(A(4;0;0)\), \(B(0;4;0)\), \(C(0;0;4)\). A : Longueurs des arêtes. Milieu \(I\) de \([BC]\). Montrer \(OA\perp BC\). B : Équation du plan \((ABC)\). Distance de \(O\) au plan. Volume. C : Projeté orthogonal \(H\) de \(O\) sur \((ABC)\). Vérifier que \(H\) est le centre de gravité de \(ABC\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : tétraèdre \(OABC\) avec \(A(6;0;0)\), \(B(0;6;0)\), \(C(0;0;6)\). Mêmes questions.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 34 — BAC — Cube et diagonales
(6 pts) Cube \(ABCDEFGH\) de côté \(1\), \(A(0;0;0)\), \(G(1;1;1)\), \(B(1;0;0)\), \(H(0;1;1)\).
1. Longueur des diagonales principales.
2. Angle \((\overrightarrow{AG},\overrightarrow{BH})\).
3. Plan médiateur de \([AG]\).
4. Montrer que les droites \((AG)\) et \((BH)\) ne sont pas sécantes.
5. Plan des diagonales de la face \(ABCD\).
6. Angle entre \(AG\) et la face \(ABCD\).
Correction type
Énoncé travaillé : (6 pts) Cube \(ABCDEFGH\) de côté \(1\), \(A(0;0;0)\), \(G(1;1;1)\), \(B(1;0;0)\), \(H(0;1;1)\). 1. Longueur des diagonales principales. 2. Angle \((\overrightarrow{AG},\overrightarrow{BH})\). 3. Plan médiateur de \([AG]\). 4. Montrer que les droites \((AG)\) et \((BH)\) ne sont pas sécantes. 5. Plan des diagonales de la face \(ABCD\). 6. Angle entre \(AG\) et la face \(ABCD\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : cube de côté \(2\). Recalculer les longueurs et les angles.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 35 — BAC — Symétrique par rapport à un plan
(7 pts) \(A(1;-1;2)\) et \(\mathcal{P}:2x+y-2z+1=0\).
A : Distance de \(A\) à \(\mathcal{P}\). Droite \(\Delta\) perpendiculaire à \(\mathcal{P}\) passant par \(A\).
B : Pied \(H\). Symétrique \(A_{}\) de \(A\) par rapport à \(\mathcal{P}\). Vérifier que \(\mathcal{P}\) est le plan médiateur de \([AA_{}]\).
C : \(B(3;1;0)\). Distances \(AB\) et \(A’B\). Justifier.
Correction type
Énoncé travaillé : (7 pts) \(A(1;-1;2)\) et \(\mathcal{P}:2x+y-2z+1=0\). A : Distance de \(A\) à \(\mathcal{P}\). Droite \(\Delta\) perpendiculaire à \(\mathcal{P}\) passant par \(A\). B : Pied \(H\). Symétrique \(A_{}\) de \(A\) par rapport à \(\mathcal{P}\). Vérifier que \(\mathcal{P}\) est le plan médiateur de \([AA_{}]\). C : \(B(3;1;0)\). Distances \(AB\) et \(A’B\). Justifier.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(M(2;0;1)\) et \(\mathcal{P}:x-2y+2z-3=0\). Pied de la perpendiculaire et symétrique.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 36 — BAC — Droites de l’espace
(5 pts) \(d_1:\begin{cases}x=1+t\\y=2t\\z=1-t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\) et \(d_2:\begin{cases}x=2+s\\y=1-s\\z=3+2s\end{cases},\,s\in\mathbb{R}\).
1. Montrer que les droites ne sont pas parallèles.
2. Montrer qu’elles ne se coupent pas.
3. Sont-elles coplanaires ? Justifier.
4. Conclure sur leur position relative.
5. Trouver un plan contenant \(d_1\) et parallèle à \(d_2\).
Correction type
Énoncé travaillé : (5 pts) \(d_1:\begin{cases}x=1+t\\y=2t\\z=1-t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\) et \(d_2:\begin{cases}x=2+s\\y=1-s\\z=3+2s\end{cases},\,s\in\mathbb{R}\). 1. Montrer que les droites ne sont pas parallèles. 2. Montrer qu’elles ne se coupent pas. 3. Sont-elles coplanaires ? Justifier. 4. Conclure sur leur position relative. 5. Trouver un plan contenant \(d_1\) et parallèle à \(d_2\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(d_1:\begin{cases}x=t\\y=1+t\\z=2t\end{cases}\) et \(d_2:\begin{cases}x=1+s\\y=s\\z=1\end{cases}\). Même étude.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 37 — Plan médiateur
1. Plan médiateur de \([AB]\) avec \(A(1;0;2)\), \(B(3;2;-2)\).
2. Vérifier que le milieu de \([AB]\) appartient à ce plan.
3. Centre de la sphère passant par \(O\), \(A(2;0;0)\), \(B(0;2;0)\), \(C(0;0;2)\).
4. Rayon de cette sphère.
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Plan médiateur de \([AB]\) avec \(A(1;0;2)\), \(B(3;2;-2)\). 2. Vérifier que le milieu de \([AB]\) appartient à ce plan. 3. Centre de la sphère passant par \(O\), \(A(2;0;0)\), \(B(0;2;0)\), \(C(0;0;2)\). 4. Rayon de cette sphère.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : plan médiateur de \([AB]\) avec \(A(1;1;0)\) et \(B(-1;1;4)\). Équation et vérification.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 38 — Intersection de plans et paramètre
1. Valeurs de \(k\) pour que \(\mathcal{P}_1:kx+2y-z=3\) et \(\mathcal{P}_2:x+ky-2z=1\) soient parallèles.
2. Pour \(k=1\), droite d’intersection.
3. Pour \(k=0\), droite d’intersection.
4. Valeurs de \(k\) pour unique point commun aux trois plans.
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Valeurs de \(k\) pour que \(\mathcal{P}_1:kx+2y-z=3\) et \(\mathcal{P}_2:x+ky-2z=1\) soient parallèles. 2. Pour \(k=1\), droite d’intersection. 3. Pour \(k=0\), droite d’intersection. 4. Valeurs de \(k\) pour unique point commun aux trois plans.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : étudier selon \(k\) les plans \(\mathcal{P}_1:x+ky+z=1\) et \(\mathcal{P}_2:kx+y+z=k\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 39 — Droite et sphère
Sphère \(\mathcal{S}:x^2+y^2+z^2=25\), droite \(d:\begin{cases}x=3+t\\y=t\\z=1+2t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\).
1. Distance du centre \(O\) à \(d\).
2. Nombre de points d’intersection.
3. Coordonnées de ces points.
4. Longueur de la corde.
Correction type
Énoncé travaillé : Sphère \(\mathcal{S}:x^2+y^2+z^2=25\), droite \(d:\begin{cases}x=3+t\\y=t\\z=1+2t\end{cases},\,t\in\mathbb{R}\). 1. Distance du centre \(O\) à \(d\). 2. Nombre de points d’intersection. 3. Coordonnées de ces points. 4. Longueur de la corde.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : sphère \(x^2+y^2+z^2=9\) et droite \(\begin{cases}x=1+t\\y=t\\z=1\end{cases}\). Points d’intersection.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 40 — Grand BAC blanc — Tétraèdre
(10 pts) \(A(2;0;0)\), \(B(0;3;0)\), \(C(0;0;4)\), \(D(1;1;1)\).
A : \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\). Vecteur normal. Équation du plan \((ABC)\).
B : Distance de \(D\) à \((ABC)\). Pied \(H\). Volume. Aire de \(ABC\).
C : Symétrique \(D_1\) de \(D\) par rapport à \((ABC)\). Distance \(DD_1\). Coplanarité.
Correction type
Énoncé travaillé : (10 pts) \(A(2;0;0)\), \(B(0;3;0)\), \(C(0;0;4)\), \(D(1;1;1)\). A : \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\). Vecteur normal. Équation du plan \((ABC)\). B : Distance de \(D\) à \((ABC)\). Pied \(H\). Volume. Aire de \(ABC\). C : Symétrique \(D_1\) de \(D\) par rapport à \((ABC)\). Distance \(DD_1\). Coplanarité.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(A(3;0;0)\), \(B(0;4;0)\), \(C(0;0;2)\), \(D(1;2;1)\). Même étude complète.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 41 — Projeté orthogonal sur une droite
Formule : \(H=A+\frac{\overrightarrow{AM}\cdot\vec{u}}{\|\vec{u}\|^2}\vec{u}\).
1. Projeté de \(M(2;3;1)\) sur \(x=y=z\) (\(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}\), \(A=O\)).
2. Distance de \(M\) à cette droite.
3. Projeté de \(P(1;0;2)\) sur l’axe \(Oy\).
4. Vérifier \(\overrightarrow{PH}\perp\vec{u}\) dans chaque cas.
Correction type
Énoncé travaillé : Formule : \(H=A+\frac{\overrightarrow{AM}\cdot\vec{u}}{\|\vec{u}\|^2}\vec{u}\). 1. Projeté de \(M(2;3;1)\) sur \(x=y=z\) (\(\vec{u}\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}\), \(A=O\)). 2. Distance de \(M\) à cette droite. 3. Projeté de \(P(1;0;2)\) sur l’axe \(Oy\). 4. Vérifier \(\overrightarrow{PH}\perp\vec{u}\) dans chaque cas.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : projeté de \(Q(2;1;3)\) sur la droite \(\begin{cases}x=1+t\\y=1+t\\z=t\end{cases}\). Distance \(Q\) à la droite.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 42 — Système de Cramer
Résoudre et interpréter géométriquement :
1. \(\begin{cases}x+y+z=1\\x-y+z=3\\x+y-z=2\end{cases}\)
2. \(\begin{cases}2x+y+3z=0\\x-y+z=2\\3x+2y+z=1\end{cases}\)
3. \(\begin{cases}x+2y-z=3\\2x+4y-2z=6\\x-y+z=0\end{cases}\)
4. \(\begin{cases}x+y=1\\y+z=2\\x+z=3\end{cases}\)
Correction type
Énoncé travaillé : Résoudre et interpréter géométriquement : 1. \(\begin{cases}x+y+z=1\\x-y+z=3\\x+y-z=2\end{cases}\) 2. \(\begin{cases}2x+y+3z=0\\x-y+z=2\\3x+2y+z=1\end{cases}\) 3. \(\begin{cases}x+2y-z=3\\2x+4y-2z=6\\x-y+z=0\end{cases}\) 4. \(\begin{cases}x+y=1\\y+z=2\\x+z=3\end{cases}\)
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : \(\begin{cases}2x+y-z=4\\x-y+2z=1\\3x+2y+z=7\end{cases}\). Résoudre et interpréter.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 43 — Intersection de trois plans selon le rang
Plans \(\mathcal{P}_\lambda:(\lambda x+y-z=2)\), \(\mathcal{P}_{}:x+\lambda y+z=3\), \(\mathcal{P}_{2}:x+y+\lambda z=4\).
1. Pour \(\lambda=1\), résoudre. 2. Pour \(\lambda=-2\), compatible ?
3. Valeurs de \(\lambda\) pour infinité de solutions.
4. Pour \(\lambda=0\), droite d’intersection.
Correction type
Énoncé travaillé : Plans \(\mathcal{P}_\lambda:(\lambda x+y-z=2)\), \(\mathcal{P}_{}:x+\lambda y+z=3\), \(\mathcal{P}_{2}:x+y+\lambda z=4\). 1. Pour \(\lambda=1\), résoudre. 2. Pour \(\lambda=-2\), compatible ? 3. Valeurs de \(\lambda\) pour infinité de solutions. 4. Pour \(\lambda=0\), droite d’intersection.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : étudier selon \(k\) le système \(\begin{cases}x+y+kz=1\\kx+y+z=1\\x+ky+z=1\end{cases}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 44 — Droite d’intersection de deux plans
1. \(d_1=(\mathcal{P}_1\cap\mathcal{P}_2)\) avec \(\mathcal{P}_1:x+y+z=1\), \(\mathcal{P}_2:x-y+2z=3\).
2. \(d_2=(\mathcal{P}_3\cap\mathcal{P}_4)\) avec \(\mathcal{P}_3:2x+y-z=0\), \(\mathcal{P}_4:x+3y+z=2\).
3. \(d_1\) et \(d_2\) se croisent, se coupent ou parallèles ?
4. Plan contenant \(d_1\) parallèle à \(d_2\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. \(d_1=(\mathcal{P}_1\cap\mathcal{P}_2)\) avec \(\mathcal{P}_1:x+y+z=1\), \(\mathcal{P}_2:x-y+2z=3\). 2. \(d_2=(\mathcal{P}_3\cap\mathcal{P}_4)\) avec \(\mathcal{P}_3:2x+y-z=0\), \(\mathcal{P}_4:x+3y+z=2\). 3. \(d_1\) et \(d_2\) se croisent, se coupent ou parallèles ? 4. Plan contenant \(d_1\) parallèle à \(d_2\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : trouver la droite d’intersection de \(x+y=2\) et \(y+z=3\). Représentation paramétrique.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 45 — Plans contenant une droite
On considère la droite \(d\) définie par \(\mathcal{P}_1:x+y=1\) et \(\mathcal{P}_2:y+z=2\).
1. Donner une représentation paramétrique de \(d\).
2. Vérifier que \(A(1;0;2)\) appartient à \(d\).
3. Le plan \(\mathcal{Q}:x+2y+z=3\) contient-il \(d\) ?
4. Trouver un plan contenant \(d\) et le point \(O(0;0;0)\).
Correction type
Énoncé travaillé : On considère la droite \(d\) définie par \(\mathcal{P}_1:x+y=1\) et \(\mathcal{P}_2:y+z=2\). 1. Donner une représentation paramétrique de \(d\). 2. Vérifier que \(A(1;0;2)\) appartient à \(d\). 3. Le plan \(\mathcal{Q}:x+2y+z=3\) contient-il \(d\) ? 4. Trouver un plan contenant \(d\) et le point \(O(0;0;0)\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : trouver un plan contenant \(d:\begin{cases}x=t\\y=1\\z=t\end{cases}\) et le point \(A(0;1;2)\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 46 — Équation de plan selon conditions géométriques
1. Plan passant par \(A(1;0;0)\), \(B(0;1;0)\), perpendiculaire à \(z=0\).
2. Plan contenant \(d:\begin{cases}x=t\\y=t\\z=0\end{cases}\), perpendiculaire à \(x+y=0\).
3. Plan équidistant de \(\mathcal{P}_1:x=0\) et \(\mathcal{P}_2:x=4\).
4. Plan parallèle à \(z=1\) passant par \(A(2;-1;3)\).
Correction type
Énoncé travaillé : 1. Plan passant par \(A(1;0;0)\), \(B(0;1;0)\), perpendiculaire à \(z=0\). 2. Plan contenant \(d:\begin{cases}x=t\\y=t\\z=0\end{cases}\), perpendiculaire à \(x+y=0\). 3. Plan équidistant de \(\mathcal{P}_1:x=0\) et \(\mathcal{P}_2:x=4\). 4. Plan parallèle à \(z=1\) passant par \(A(2;-1;3)\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : plan passant par l’axe \(Oz\) et perpendiculaire au plan \(x-y=0\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 47 — BAC — Système et géométrie
(6 pts) Droites \(d_1:\begin{cases}x=2t\\y=t\\z=1-t\end{cases}\), \(d_2:\begin{cases}x=1+s\\y=2\\z=s\end{cases}\), \(d_3:\begin{cases}x=r\\y=r\\z=2r\end{cases}\).
1. \(d_1\) et \(d_2\) se coupent-elles ?
2. \(d_1\) et \(d_3\) coplanaires ?
3. Trouver un plan contenant \(d_1\) et \(d_3\).
4. Étudier la position de \(d_2\) par rapport à ce plan.
5. Interpréter géométriquement la situation.
Correction type
Énoncé travaillé : (6 pts) Droites \(d_1:\begin{cases}x=2t\\y=t\\z=1-t\end{cases}\), \(d_2:\begin{cases}x=1+s\\y=2\\z=s\end{cases}\), \(d_3:\begin{cases}x=r\\y=r\\z=2r\end{cases}\). 1. \(d_1\) et \(d_2\) se coupent-elles ? 2. \(d_1\) et \(d_3\) coplanaires ? 3. Trouver un plan contenant \(d_1\) et \(d_3\). 4. Étudier la position de \(d_2\) par rapport à ce plan. 5. Interpréter géométriquement la situation.
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : même problème avec \(d_1:\begin{cases}x=t\\y=t\\z=0\end{cases}\), \(d_2:\begin{cases}x=0\\y=1+s\\z=s\end{cases}\), \(d_3:\begin{cases}x=r\\y=0\\z=r\end{cases}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 48 — BAC — Pyramide
(8 pts) Pyramide \(SABCD\) base carrée \(A(0;0;0)\), \(B(4;0;0)\), \(C(4;4;0)\), \(D(0;4;0)\), \(S(2;2;6)\).
A : Centre \(G\) de la base. Montrer \(\overrightarrow{SG}\perp\overrightarrow{AB}\).
B : Équation du plan \((SAB)\). Distance de \(D\) à \((SAB)\). Hauteur et volume.
C : Équation du plan \((SCD)\). \([AC]\) rencontre-t-il \((SCD)\) ? Angle entre \((SAB)\) et \((SCD)\).
Correction type
Énoncé travaillé : (8 pts) Pyramide \(SABCD\) base carrée \(A(0;0;0)\), \(B(4;0;0)\), \(C(4;4;0)\), \(D(0;4;0)\), \(S(2;2;6)\). A : Centre \(G\) de la base. Montrer \(\overrightarrow{SG}\perp\overrightarrow{AB}\). B : Équation du plan \((SAB)\). Distance de \(D\) à \((SAB)\). Hauteur et volume. C : Équation du plan \((SCD)\). \([AC]\) rencontre-t-il \((SCD)\) ? Angle entre \((SAB)\) et \((SCD)\).
- Repérer les données utiles de l’énoncé.
- Choisir la formule ou la méthode du chapitre.
- Effectuer les calculs puis rédiger une conclusion claire.
Pour la variante : Variante : pyramide \(SABCD\) avec \(S(3;3;8)\) et même base. Recalculer toutes les quantités.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.