Produit scalaire

Exercices types : 1ère partie - Exercice 3

20 min
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Dans un repère orthonormé (0;i;j)\left(0;\vec{i} ;\vec{j}\right) , on a : A(3;5)A\left(3;5\right) , B(3;7)B\left(-3;7\right) , C(1;1)C\left(-1;1\right) et D(5;1)D\left(5;-1\right)
Question 1

Calculer BDAC\overrightarrow{BD} \cdot\overrightarrow{AC}

Correction
Déterminons les vecteurs BD\overrightarrow{BD} et AC\overrightarrow{AC}.
Ainsi :
BD(8;8)\overrightarrow{BD}\left(8;-8\right) et AC(4;4)\overrightarrow{AC}\left(-4;-4\right)
Il vient alors que :
BDAC=8×(4)+(8)×(4)\overrightarrow{BD} \cdot\overrightarrow{AC}=8\times\left(-4\right)+ \left(-8\right)\times\left(-4\right)
D'où :
BDAC=0\overrightarrow{BD} \cdot\overrightarrow{AC} =0

Il en résulte que les diagonales [BD]\left[BD\right] et [AC]\left[AC\right] sont perpendiculaires.
Question 2

Montrer que AB=DC\overrightarrow{AB} =\overrightarrow{DC}

Correction
Nous avons : AB(6;2)\overrightarrow{AB}\left(-6;2\right) et DC(6;2)\overrightarrow{DC}\left(-6;2\right)
Donc :
AB=DC\overrightarrow{AB} =\overrightarrow{DC}

Le quadrilatère ABCDABCD est alors un parallélogramme.
Question 3

Quelle est la nature du parallélogramme ABCDABCD.

Correction
Nous savons que ABCDABCD est un parallélogramme dont les diagonales sont perpendiculaires. Donc ABCDABCD est un losange.
Pour savoir si ABCDABCD est un carré, il faut vérifier si deux cotés consécutifs sont perpendiculaires.
Nous avons AB(6;2)\overrightarrow{AB}\left(-6;2\right) et AD(2;6)\overrightarrow{AD}\left(2;-6\right) alors :
ABAD=(6)×2+2×(6)\overrightarrow{AB} \cdot\overrightarrow{AD}=\left(-6\right)\times2 + 2\times\left(-6\right)
ABAD=240\overrightarrow{AB} \cdot\overrightarrow{AD}=-24\ne0
Il en résulte que ABCDABCD n'est pas un carré mais un losange.