Vecteurs du plan : deuxième partie Géométrie analytique . Coordonnées des vecteurs dans une base orthonormée

Comment déterminer les coordonnées d'un point à l'aide d'une relation vectorielle - Exercice 1

12 min
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Soit (0;i;j)\left(0;\overrightarrow{i} ;\overrightarrow{j} \right) un repère du plan. On considère les points A(2;1)A\left(2;1 \right) ; B(3;0)B\left(3;0\right) et C(1;4)C\left(-1;4\right).
Question 1

Déterminer les coordonnées du point MM tel que AM=2AC\overrightarrow{AM}=2\overrightarrow{AC}.

Correction
Notons M(x;y)M\left(x;y \right) les coordonnées du point recherché. Commençons par calculer les vecteurs AC\overrightarrow{AC} et AM\overrightarrow{AM}.
AC(xCxAyCyA)\overrightarrow{AC} \left(\begin{array}{c} {x_{C}-x_{A}} \\ {y_{C}-y_{A}} \end{array}\right) ainsi AC(1241)\overrightarrow{AC} \left(\begin{array}{c} {-1-2} \\ {4-1} \end{array}\right) d'où : AC(33)\overrightarrow{AC} \left(\begin{array}{c} {-3} \\ {3} \end{array}\right)
AM(xMxAyMyA)\overrightarrow{AM} \left(\begin{array}{c} {x_{M}-x_{A}} \\ {y_{M}-y_{A}} \end{array}\right) ainsi AM(x2y1)\overrightarrow{AM} \left(\begin{array}{c} {x-2} \\ {y-1} \end{array}\right) d'où : AM(x2y1)\overrightarrow{AM} \left(\begin{array}{c} {x-2} \\ {y-1} \end{array}\right)
De plus : 2AC(3×23×2)2\overrightarrow{AC} \left(\begin{array}{c} {-3\times2} \\ {3\times2} \end{array}\right) ainsi 2AC(66)2\overrightarrow{AC} \left(\begin{array}{c} {-6} \\ {6} \end{array}\right).
Or nous savons que : AM=2AC\overrightarrow{AM}=2\overrightarrow{AC}.
Il vient alors que :
(x2y1)=(66)\left(\begin{array}{c} {x-2} \\ {y-1} \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c} {-6} \\ {6} \end{array}\right)
On obtient alors deux équations à résoudre. Nous l'écrivons sous forme de système.
{x2=6y1=6\left\{\begin{array}{ccccccc} {x-2} & {=} & {-6} \\ {y-1} & {=} & {6} \end{array}\right.
Ainsi :
{x=6+2y=6+1\left\{\begin{array}{ccccccc} {x} & {=} & {-6+2} \\ {y} & {=} & {6+1} \end{array}\right.
{x=4y=7\left\{\begin{array}{ccccccc} {x} & {=} & {-4} \\ {y} & {=} & {7} \end{array}\right.

Les coordonnées du point MM sont alors M(4;7)M\left(-4;7\right)
Question 2

Déterminer les coordonnées du point PP tel que BP=AB+AC\overrightarrow{BP}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}.

Correction
Notons P(x;y)P\left(x;y \right) les coordonnées du point recherché. Commençons par calculer les vecteurs AB\overrightarrow{AB} ; AC\overrightarrow{AC} et BP\overrightarrow{BP}.
AB(xBxAyByA)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {x_{B}-x_{A}} \\ {y_{B}-y_{A}} \end{array}\right) ainsi AB(3201)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {3-2} \\ {0-1} \end{array}\right) d'où : AB(11)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {1} \\ {-1} \end{array}\right)
AC(xCxAyCyA)\overrightarrow{AC} \left(\begin{array}{c} {x_{C}-x_{A}} \\ {y_{C}-y_{A}} \end{array}\right) ainsi AC(1241)\overrightarrow{AC} \left(\begin{array}{c} {-1-2} \\ {4-1} \end{array}\right) d'où : AC(33)\overrightarrow{AC} \left(\begin{array}{c} {-3} \\ {3} \end{array}\right)
BP(xPxByPyB)\overrightarrow{BP} \left(\begin{array}{c} {x_{P}-x_{B}} \\ {y_{P}-y_{B}} \end{array}\right) ainsi BP(x3y0)\overrightarrow{BP} \left(\begin{array}{c} {x-3} \\ {y-0} \end{array}\right) d'où : BP(x3y)\overrightarrow{BP} \left(\begin{array}{c} {x-3} \\ {y} \end{array}\right)
Enfin calculons : AB+AC=(11)+(33)=(22)\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}=\left(\begin{array}{c} {1} \\ {-1} \end{array}\right)+\left(\begin{array}{c} {-3} \\ {3} \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c} {-2} \\ {2} \end{array}\right)
Or nous savons que BP=AB+AC\overrightarrow{BP}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}. Il vient alors que :
(x3y)=(22)\left(\begin{array}{c} {x-3} \\ {y} \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c} {-2} \\ {2} \end{array}\right)
On obtient alors deux équations à résoudre. Nous l'écrivons sous forme de système.
{x3=2y=2\left\{\begin{array}{ccccccc} {x-3} & {=} & {-2} \\ {y} & {=} & {2} \end{array}\right.
Ainsi :
{x=2+3y=2\left\{\begin{array}{ccccccc} {x} & {=} & {-2+3} \\ {y} & {=} & {2} \end{array}\right.
{x=1y=2\left\{\begin{array}{ccccccc} {x} & {=} & {1} \\ {y} & {=} & {2} \end{array}\right.

Les coordonnées du point MM sont alors P(1;2)P\left(1;2\right)