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ExercicePremière, chapitre 7 — Produit scalaire · Définition géométrique

Exercice 1

Calcul

Dans chaque cas, calculer le produit scalaire u⃗⋅v⃗\vec{u}\cdot\vec{v} à partir des données suivantes. On donnera des valeurs exactes.

a) ∥u⃗∥=3\|\vec{u}\|=3, ∥v⃗∥=5\|\vec{v}\|=5 et (u⃗,v⃗)=π3(\vec{u},\vec{v})=\dfrac{\pi}{3}

b) ∥u⃗∥=2\|\vec{u}\|=2, ∥v⃗∥=7\|\vec{v}\|=7 et (u⃗,v⃗)=π(\vec{u},\vec{v})=\pi

c) ∥u⃗∥=4\|\vec{u}\|=4, ∥v⃗∥=6\|\vec{v}\|=6 et (u⃗,v⃗)=π2(\vec{u},\vec{v})=\dfrac{\pi}{2}

d) ∥u⃗∥=1\|\vec{u}\|=1, ∥v⃗∥=8\|\vec{v}\|=8 et (u⃗,v⃗)=0(\vec{u},\vec{v})=0

e) ∥u⃗∥=5\|\vec{u}\|=5, ∥v⃗∥=2\|\vec{v}\|=2 et (u⃗,v⃗)=3π4(\vec{u},\vec{v})=\dfrac{3\pi}{4}

f) ∥u⃗∥=3\|\vec{u}\|=3, ∥v⃗∥=4\|\vec{v}\|=4 et (u⃗,v⃗)=−π6(\vec{u},\vec{v})=-\dfrac{\pi}{6}

g) ∥u⃗∥=2\|\vec{u}\|=2, ∥v⃗∥=3\|\vec{v}\|=3 et (u⃗,v⃗)=2π3(\vec{u},\vec{v})=\dfrac{2\pi}{3}

h) u⃗=0⃗\vec{u}=\vec{0} et ∥v⃗∥=9\|\vec{v}\|=9

Que remarque-t-on en comparant les questions e) et f) ? Le signe du produit scalaire dépend-il du signe de l'angle ?

Corrigé

On applique la définition u⃗⋅v⃗=∥u⃗∥×∥v⃗∥×cos⁡(u⃗,v⃗)\vec{u}\cdot\vec{v}=\|\vec{u}\|\times\|\vec{v}\| \times\cos\left(\vec{u},\vec{v}\right).

a) 3×5×12=1523\times 5\times\dfrac{1}{2}=\boxed{\dfrac{15}{2}}

b) 2×7×(−1)=−142\times 7\times(-1)=\boxed{-14}

c) 4×6×0=04\times 6\times 0=\boxed{0}

d) 1×8×1=81\times 8\times 1=\boxed{8}

e) 5×2×(−22)=−525\times 2\times\left(-\dfrac{\sqrt{2}}{2}\right)=\boxed{-5\sqrt{2}}

f) 3×4×32=633\times 4\times\dfrac{\sqrt{3}}{2}=\boxed{6\sqrt{3}}

g) 2×3×(−12)=−32\times 3\times\left(-\dfrac{1}{2}\right)=\boxed{-3}

h) Par convention, si l'un des vecteurs est nul : 0\boxed{0}

En e) l'angle est obtus et le produit est négatif ; en f) l'angle est aigu et le produit positif. Le signe ne dépend donc pas du signe de l'angle, mais de celui de son cosinus : cos⁡\cos étant une fonction paire, cos⁡(−π6)=cos⁡(π6)\cos\left(-\dfrac{\pi}{6}\right) =\cos\left(\dfrac{\pi}{6}\right). Le signe de u⃗⋅v⃗ est celui de cos⁡(u⃗,v⃗)\boxed{\text{Le signe de } \vec{u}\cdot\vec{v} \text{ est celui de } \cos\left(\vec{u},\vec{v}\right)}

Dans l'édifice

Thèmes

produit scalaire, norme, angle et cosinus

Notions

norme, produit scalaire

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