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ExercicePremière, chapitre 3 — Géométrie cartésienne · Colinéarité, alignement et parallélisme

Exercice 15

Calcul

1. Dans chaque cas, déterminer si les vecteurs u⃗\vec{u} et v⃗\vec{v} sont colinéaires :

a) u⃗(2−3)\vec{u}\begin{pmatrix}2\\-3\end{pmatrix}, v⃗(−1−13)\vec{v}\begin{pmatrix}-1\\-\frac{1}{3}\end{pmatrix}

b) u⃗(1213)\vec{u}\begin{pmatrix}\frac{1}{2}\\\frac{1}{3}\end{pmatrix}, v⃗(6545)\vec{v}\begin{pmatrix}\frac{6}{5}\\\frac{4}{5}\end{pmatrix}

2. Dans chaque cas, déterminer la ou les valeurs de mm pour lesquelles u⃗\vec{u} et v⃗\vec{v} sont colinéaires :

a) u⃗(26)\vec{u}\begin{pmatrix}2\\6\end{pmatrix}, v⃗(m3)\vec{v}\begin{pmatrix}m\\3\end{pmatrix}

b) u⃗(−m0)\vec{u}\begin{pmatrix}-m\\0\end{pmatrix}, v⃗(1−3)\vec{v}\begin{pmatrix}1\\-3\end{pmatrix}

c) u⃗(4m)\vec{u}\begin{pmatrix}4\\m\end{pmatrix}, v⃗(−2−3)\vec{v}\begin{pmatrix}-2\\-3\end{pmatrix}

d) u⃗(272m)\vec{u}\begin{pmatrix}27\\2m\end{pmatrix}, v⃗(2m3)\vec{v}\begin{pmatrix}2m\\3\end{pmatrix}

Corrigé

1. (a) det⁡(u⃗ ;v⃗)=2×(−13)−(−1)×(−3)=−23−3=−113≠0\det\left(\vec{u}\,;\vec{v}\right)=2\times\left(-\dfrac{1}{3}\right)-(-1)\times(-3)=-\dfrac{2}{3}-3 =\boxed{-\dfrac{11}{3}\neq 0} : non colinéaires.

(b) det⁡(u⃗ ;v⃗)=12×45−65×13=25−25=0\det\left(\vec{u}\,;\vec{v}\right)=\dfrac{1}{2}\times\dfrac{4}{5}-\dfrac{6}{5}\times\dfrac{1}{3} =\dfrac{2}{5}-\dfrac{2}{5}=\boxed{0} : colinéaires, avec v⃗=125u⃗\vec{v}=\dfrac{12}{5}\vec{u}.

2. On écrit à chaque fois que le déterminant est nul, puis on résout en mm.

(a) det⁡(u⃗ ;v⃗)=2×3−m×6=6−6m=0  ⟺  m=1\det\left(\vec{u}\,;\vec{v}\right)=2\times 3-m\times 6=6-6m=0 \iff \boxed{m=1}

(b) det⁡(u⃗ ;v⃗)=(−m)×(−3)−1×0=3m=0  ⟺  m=0\det\left(\vec{u}\,;\vec{v}\right)=(-m)\times(-3)-1\times 0=3m=0 \iff \boxed{m=0}

(c) det⁡(u⃗ ;v⃗)=4×(−3)−(−2)×m=−12+2m=0  ⟺  m=6\det\left(\vec{u}\,;\vec{v}\right)=4\times(-3)-(-2)\times m=-12+2m=0 \iff \boxed{m=6}

(d) det⁡(u⃗ ;v⃗)=27×3−2m×2m=81−4m2=0  ⟺  m2=814  ⟺  m=92 ou m=−92\det\left(\vec{u}\,;\vec{v}\right)=27\times 3-2m\times 2m=81-4m^{2}=0 \iff m^{2}=\dfrac{81}{4} \iff \boxed{m=\dfrac{9}{2} \text{ ou } m=-\dfrac{9}{2}}

Attention au dernier cas : une équation du type m2=km^{2}=k avec k>0k>0 admet deux solutions opposées ; oublier la négative est l'erreur la plus fréquente.

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