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Produit scalaire — Exercices d'approfondissement

1ère année Bac · Sciences Expérimentales · Produit scalaire · تمارين مصححة — الأولى باكالوريا
CoursExercices corrigés● ApprofondissementExamen 1 hExamen 1 h 30Fiche de révision
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Série 2 — relations métriques, lieux géométriques et cercles. Le repère est orthonormé.

Exercice 1

\(A(1\,;-1)\), \(B(4\,;3)\) et \(C(-2\,;2)\).

  1. Calculer \(\vec{AB}\cdot\vec{AC}\).
  2. En déduire \(\cos\widehat{BAC}\).
Correction
  1. \(\vec{AB}(3\,;4)\) et \(\vec{AC}(-3\,;3)\) : \(\vec{AB}\cdot\vec{AC} = -9 + 12 = 3\).
  2. \(AB = 5\) et \(AC = 3\sqrt2\), donc \(\cos\widehat{BAC} = \dfrac{3}{15\sqrt2} = \dfrac{\sqrt2}{10}\).

Exercice 2

Démontrer la relation de la médiane : si \(I\) est le milieu de \([BC]\), alors

\[MB^2 + MC^2 = 2MI^2 + \frac{BC^2}{2}\]
Correction

\(\vec{MB} = \vec{MI} + \vec{IB}\) et \(\vec{MC} = \vec{MI} + \vec{IC} = \vec{MI} - \vec{IB}\). En élevant au carré et en additionnant : \(MB^2 + MC^2 = 2MI^2 + 2IB^2\), et \(IB = \dfrac{BC}{2}\), d'où le résultat.

Exercice 3

Déterminer l'ensemble des points \(M\) tels que \(\vec{MA}\cdot\vec{MB} = 0\), avec \(A(0\,;0)\) et \(B(6\,;8)\).

Correction

C'est le cercle de diamètre \([AB]\) : centre \(\Omega(3\,;4)\) et rayon \(\dfrac{AB}{2} = 5\). Son équation est \((x-3)^2 + (y-4)^2 = 25\).

Exercice 4

Déterminer une équation de la tangente au cercle \((x-1)^2 + (y+2)^2 = 25\) au point \(T(4\,;2)\).

Correction

Le centre est \(\Omega(1\,;-2)\) et \(\vec{\Omega T}(3\,;4)\) est normal à la tangente. Équation : \(3(x - 4) + 4(y - 2) = 0\), soit \(3x + 4y - 20 = 0\).

Exercice 5

Dans un triangle, \(AB = 6\), \(AC = 8\) et \(BC = 12\). Calculer \(\cos\widehat{A}\) puis dire si l'angle est aigu ou obtus.

Correction

Al-Kashi : \(144 = 36 + 64 - 96\cos\widehat{A}\), donc \(\cos\widehat{A} = \dfrac{100 - 144}{96} = -\dfrac{11}{24}\). Le cosinus est négatif : l'angle est obtus.

Exercice 6

Déterminer l'ensemble des points \(M\) tels que \(MA^2 + MB^2 = 50\), avec \(AB = 6\).

Correction

Soit \(I\) le milieu de \([AB]\) : \(MA^2 + MB^2 = 2MI^2 + \dfrac{36}{2} = 2MI^2 + 18\). Donc \(2MI^2 = 32\) et \(MI = 4\) : c'est le cercle de centre \(I\) et de rayon \(4\).

Exercice 7

Calculer la distance du point \(A(3\,;1)\) à la droite \((D) : 4x - 3y + 5 = 0\).

Correction

\(d = \dfrac{\lvert 4\times3 - 3\times1 + 5\rvert}{\sqrt{16+9}} = \dfrac{14}{5} = 2{,}8\).

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