Géométrie repérée : équation de droite, vecteur normal et équation de cercle

Famille de droites - Exercice 3

10 min
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Question 1
Les droites d1d_{1} et d2d_{2} ont respectivement comme équation cartésienne d1:2x+3y4=0d_{1} :2x+3y-4=0 et d2:x+4y9=0d_{2} :-x+4y-9=0.
La droite Δ\Delta a pour équation : (3m+1)x(2m+3)y1=0\left(3m+1\right)x-(2m+3)y-1= 0 avec mm un réel.

Comment choisir le paramètre mm pour que ces trois droites soient concourantes?

Correction
Si les trois droites sont concourantes, cela signifie que les droites ont toutes le même point d'intersection.
Pour commencer, nous allons déterminer le point d'intersection des droites d1d_{1} et d2d_{2}. Il nous faut donc résoudre le système suivant :
{2x+3y4=0x+4y9=0\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x} & {+} & {3y} & {-} & {4} & {=} & {0} \\ {-x} & {+} & {4y} & {-} & {9} & {=} & {0} \end{array}\right.
Pour résoudre ce système, nous allons procéder par la méthode par combinaison. Nous allons multiplier par 22 la deuxième ligne du système. On obtient :
{2x+3y4=02x+8y18=0\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x} & {+} & {3y} & {-} & {4} & {=} & {0} \\ {-2x} & {+} & {8y} & {-} & {18} & {=} & {0} \end{array}\right.
Maintenant, nous allons additionner la première ligne avec la deuxième ligne, tout en conservant la première ligne. Cela donne :
{2x+3y4=02x+3y4+(2x+8y18)=0\left\{\begin{array}{ccc} {2x+3y-4} & {=} & {0} \\ {2x+3y-4+\left(-2x+8y-18\right)} & {=} & {0} \end{array}\right.
{2x+3y4=011y22=0\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x} & {+} & {3y} & {-} & {4} & {=} & {0} \\ {} & {} & {11y} & {-} & {22} & {=} & {0} \end{array}\right.
{2x+3y4=011y=22\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x} & {+} & {3y} & {-} & {4} & {=} & {0} \\ {} & {} & {11y} & {} & {} & {=} & {22} \end{array}\right.
{2x+3y4=0y=2211\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x} & {+} & {3y} & {-} & {4} & {=} & {0} \\ {} & {} & {y} & {} & {} & {=} & {\frac{22}{11}} \end{array}\right.
On va ainsi obtenir la valeur de yy.
{2x+3y4=0y=2\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x} & {+} & {3y} & {-} & {4} & {=} & {0} \\ {} & {} & {} & {} & {y} & {=} & {2} \end{array}\right.
Nous allons maintenant remplacer la valeur de yy dans la première ligne.
{2x+3×24=0y=2\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x} & {+} & {3\times2} & {-} & {4} & {=} & {0} \\ {} & {} & {} & {} & {y} & {=} & {2} \end{array}\right.
{x=1y=2\left\{\begin{array}{ccccccc} {x} & {=} & {-1} \\ {y} & {=} & {2} \end{array}\right.
En conséquence, les cordonnées du point d'intersection des droites d1d_{1} et d2d_{2} et le point II de coordonnées (1;2)\left(-1;2\right).
Maintenant, si nous voulons que les droites d1d_{1}, d2d_{2} et Δ\Delta soient concourantes, il est impératif que le point I(1;2)I\left(-1;2\right) appartiennent également à Δ\Delta. Il vient alors que :
(3m+1)xI(2m+3)yI1=0\left(3m+1\right)x_{I}-(2m+3)y_{I}-1= 0
(3m+1)×(1)(2m+3)×21=0\left(3m+1\right)\times\left(-1\right)-(2m+3)\times2-1= 0
3m1(4m+6)1=0-3m-1-(4m+6)-1= 0
3m14m61=0-3m-1-4m-6-1= 0
7m8=0-7m-8= 0
7m=8-7m=8
m=87m=\frac{8}{-7}
Ainsi :
m=87m=-\frac{8}{7}

Lorsque m=87m=-\frac{8}{7} alors les droites d1d_{1}, d2d_{2} et Δ\Delta sont concourantes.