Équations cartésiennes d'une droite et les systèmes linéaires

Déterminer une équation cartésienne d'une droite à l'aide de deux points - Exercice 1

12 min
25
Question 1
On donne les coordonnées des points AA et BB, déterminer une équation cartésienne de la droite (AB)\left(AB\right) dans les cas suivants :

A(1;4)A\left(1;4\right) et B(2;7) B\left(2;7\right)

Correction
L'écriture cartésienne d'une droite est de la forme ax+by+c=0ax+by+c=0 où le vecteur u(ba)\overrightarrow{u} \left(\begin{array}{c} {-b} \\ {a} \end{array}\right) est un vecteur directeur de cette droite.
Nous allons calculer le vecteur AB\overrightarrow{AB} qui sera un vecteur directeur de la droite (AB)\left(AB\right).
AB(xBxAyByA)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {x_{B}-x_{A}} \\ {y_{B}-y_{A}} \end{array}\right) ce qui donne AB(2174)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {2-1} \\ {7-4} \end{array}\right) d'où AB(13)\overrightarrow{AB}\left(\begin{array}{c} {1} \\ {3} \end{array}\right)
AB(13)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {{\color{blue}1}} \\ {{\color{red}3}} \end{array}\right) étant un vecteur directeur (ba)\left(\begin{array}{c} {{\color{blue}-b}} \\ {{\color{red}a}} \end{array}\right) de la droite (AB)\left(AB\right), on en déduit que : b=1{\color{blue}-b=1} et a=3{\color{red}a=3} ce qui nous donne b=1b=-1 et a=3a=3.
Ainsi , on a : 3xy+c=03x-y+c=0.
Or le point B(2;7)B\left(2;7\right) appartient à la droite (AB)\left(AB\right), donc les coordonnées du point B(2;7)B\left(2;7\right) vérifie 3xy+c=03x-y+c=0.
Il vient alors que :
3xByB+c=03x_{B} -y_{B} +c=0
3×27+c=03\times 2-7+c=0
67+c=06-7+c=0
1+c=0-1+c=0
c=1c=1
Finalement, l'équation cartésienne de la droite (AB)\left(AB\right) est : 3xy+1=03x-y+1=0.
Question 2

A(2;4)A\left(2;4\right) et B(4;14) B\left(4;14\right)

Correction
L'écriture cartésienne d'une droite est de la forme ax+by+c=0ax+by+c=0 où le vecteur u(ba)\overrightarrow{u} \left(\begin{array}{c} {-b} \\ {a} \end{array}\right) est un vecteur directeur de cette droite.
Nous allons calculer le vecteur AB\overrightarrow{AB} qui sera un vecteur directeur de la droite (AB)\left(AB\right).
AB(xBxAyByA)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {x_{B}-x_{A}} \\ {y_{B}-y_{A}} \end{array}\right) ce qui donne AB(42144)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {4-2} \\ {14-4} \end{array}\right) d'où AB(210)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {2} \\ {10} \end{array}\right)
AB(210)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {{\color{blue}2}} \\ {{\color{red}10}} \end{array}\right) étant un vecteur directeur (ba)\left(\begin{array}{c} {{\color{blue}-b}} \\ {{\color{red}a}} \end{array}\right) de la droite (AB)\left(AB\right), on en déduit que : b=2{\color{blue}-b=2} et a=10{\color{red}a=10} ce qui nous donne b=2b=-2 et a=10a=10.
Ainsi , on a : 10x2y+c=010x-2y+c=0.
Or le point A(2;4)A\left(2;4\right) appartient à la droite (AB)\left(AB\right), donc les coordonnées du point A(2;4)A\left(2;4\right) vérifie 10x2y+c=010x-2y+c=0.
Il vient alors que :
10xA2yA+c=010x_{A} -2y_{A} +c=0
10×22×4+c=010\times 2-2\times 4+c=0
208+c=020-8+c=0
12+c=012+c=0
c=12c=-12
Finalement, l'équation cartésienne de la droite (AB)\left(AB\right) est : 10x2y12=010x-2y-12=0.
Nous pouvons diviser ici tous les termes par 22 afin d'avoir une écriture plus simple.
La droite (AB)\left(AB\right) s'écrirait : 5xy6=05x-y-6=0
Question 3

A(1;5)A\left(1;5\right) et B(5;13) B\left(5;13\right)

Correction
L'écriture cartésienne d'une droite est de la forme ax+by+c=0ax+by+c=0 où le vecteur u(ba)\overrightarrow{u} \left(\begin{array}{c} {-b} \\ {a} \end{array}\right) est un vecteur directeur de cette droite.
Nous allons calculer le vecteur AB\overrightarrow{AB} qui sera un vecteur directeur de la droite (AB)\left(AB\right).
AB(xBxAyByA)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {x_{B}-x_{A}} \\ {y_{B}-y_{A}} \end{array}\right) ce qui donne AB(51135)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {5-1} \\ {13-5} \end{array}\right) d'où AB(48)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {4} \\ {8} \end{array}\right)
AB(48)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {{\color{blue}4}} \\ {{\color{red}8}} \end{array}\right) étant un vecteur directeur (ba)\left(\begin{array}{c} {{\color{blue}-b}} \\ {{\color{red}a}} \end{array}\right) de la droite (AB)\left(AB\right), on en déduit que : b=4{\color{blue}-b=4} et a=8{\color{red}a=8} ce qui nous donne b=4b=-4 et a=8a=8.
Ainsi , on a : 8x4y+c=08x-4y+c=0.
Or le point A(1;5)A\left(1;5\right) appartient à la droite (AB)\left(AB\right), donc les coordonnées du point A(1;5)A\left(1;5\right) vérifie 8x4y+c=08x-4y+c=0.
Il vient alors que :
8xA4yA+c=08x_{A} -4y_{A} +c=0
8×14×5+c=08\times 1-4\times 5+c=0
820+c=08-20+c=0
12+c=0-12+c=0
c=12c=12
Finalement, l'équation cartésienne de la droite (AB)\left(AB\right) est : 8x4y+12=08x-4y+12=0.
Nous pouvons diviser ici tous les termes par 44 afin d'avoir une écriture plus simple.
La droite (AB)\left(AB\right) s'écrirait : 2xy+3=02x-y+3=0
Question 4

A(1;0)A\left(-1;0\right) et B(2;5) B\left(2;-5\right)

Correction
L'écriture cartésienne d'une droite est de la forme ax+by+c=0ax+by+c=0 où le vecteur u(ba)\overrightarrow{u} \left(\begin{array}{c} {-b} \\ {a} \end{array}\right) est un vecteur directeur de cette droite.
Nous allons calculer le vecteur AB\overrightarrow{AB} qui sera un vecteur directeur de la droite (AB)\left(AB\right).
AB(xBxAyByA)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {x_{B}-x_{A}} \\ {y_{B}-y_{A}} \end{array}\right) ce qui donne AB(2(1)50)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {2-\left(-1\right)} \\ {-5-0} \end{array}\right) d'où AB(35)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {3} \\ {-5} \end{array}\right)
AB(35)\overrightarrow{AB} \left(\begin{array}{c} {{\color{blue}3}} \\ {{\color{red}-5}} \end{array}\right) étant un vecteur directeur (ba)\left(\begin{array}{c} {{\color{blue}-b}} \\ {{\color{red}a}} \end{array}\right) de la droite (AB)\left(AB\right), on en déduit que : b=3{\color{blue}-b=3} et a=5{\color{red}a=-5} ce qui nous donne b=3b=-3 et a=5a=-5.
Ainsi , on a : 5x3y+c=0-5x-3y+c=0.
Or le point A(1;0)A\left(-1;0\right) appartient à la droite (AB)\left(AB\right), donc les coordonnées du point A(1;0)A\left(-1;0\right) vérifie 5x3y+c=0-5x-3y+c=0.
Il vient alors que :
5xA3yA+c=0-5x_{A} -3y_{A} +c=0
5×(1)3×0+c=0-5\times \left(-1\right)-3\times 0+c=0
5+c=05+c=0
c=5c=-5
Finalement, l'équation cartésienne de la droite (AB)\left(AB\right) est : 5x3y5=0-5x-3y-5=0.