Choisir la méthode de calcul du produit scalaire

Énoncé

Dans chacun des cas suivants, calculer AB⃗ · AC⃗ en choisissant la méthode la mieux adaptée. a) AB = 4, AC = 5 et BAC = 2π/3. b) Dans un repère orthonormé, A(1 ; 2), B(4 ; 3) et C(2 ; 6). c) AB = 6, AC = 4 et BC = 5. d) Le triangle ABC est rectangle en B, et AB = 7.

Indice : Regarde d'abord ce que l'énoncé donne : un angle, des coordonnées, trois longueurs, ou un angle droit.

Correction

  1. Étape 1 : Le produit scalaire a quatre expressions, et chacune convient à un type de données. Le travail consiste d'abord à lire l'énoncé. | Données | Méthode | | --- | --- | | deux longueurs et l'angle | AB × AC × cos(BAC) | | des coordonnées | xx' + yy' | | trois longueurs | 1/2(AB² + AC² - BC²) | | un projeté connu | ± AB × AH | La troisième vient du développement de BC² = ‖AC⃗ - AB⃗‖².
  2. Étape 2 : a) On connaît deux longueurs et l'angle qu'elles forment : AB⃗ · AC⃗ = 4 × 5 × cos(2π/3) = 20 × (-1/2) = -10 Le résultat est négatif, ce qui est cohérent avec un angle obtus.

    AB⃗ · AC⃗ = -10

  3. Étape 3 : b) On connaît les coordonnées : AB⃗(3 ; 1) et AC⃗(1 ; 4), donc AB⃗ · AC⃗ = 3 × 1 + 1 × 4 = 7

    AB⃗ · AC⃗ = 7

  4. Étape 4 : c) On ne connaît que les trois longueurs. Comme BC⃗ = AC⃗ - AB⃗, on développe : BC² = ‖AC⃗ - AB⃗‖² = AC² - 2 AB⃗ · AC⃗ + AB² donc AB⃗ · AC⃗ = 1/2(AB² + AC² - BC²) = 1/2(36 + 16 - 25) = 27/2

    AB⃗ · AC⃗ = 27/2

  5. Étape 5 : d) Le triangle est rectangle en B : la droite (BC) est perpendiculaire à (AB), donc le projeté orthogonal de C sur (AB) est B lui-même. D'où : AB⃗ · AC⃗ = AB × AB = 7² = 49 On n'a besoin ni de AC, ni de l'angle en A : la projection les rend inutiles.

    AB⃗ · AC⃗ = 49

  6. Étape 6 : L'erreur classique : En c), écrire 1/2(BC² - AB² - AC²) et trouver -27/2 : c'est confondre avec la formule qui part de ‖u⃗ + v⃗‖². Ici BC⃗ est une différence, AC⃗ - AB⃗, et le produit scalaire est retranché. En d), chercher à calculer AC et l'angle en A, alors que l'angle droit en B donne tout. À retenir : Avant de calculer un produit scalaire, demande-toi ce que tu connais : un angle, des coordonnées, trois longueurs ou un angle droit. Chaque cas a sa formule, et la bonne transforme le calcul en une ligne.