Équations cartésiennes d'une droite et les systèmes linéaires

Droites sécantes et point d'intersection - Exercice 2

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Les droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) ont respectivement comme équation cartésienne 3x+2y7=03x+2y-7=0 et 2x+2y6=02x+2y-6=0.
Question 1

Montrer que les droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) sont sécantes.

Correction
Deux droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) sont sécantes si leurs vecteurs directeurs respectifs ne sont pas colinéaires.
Soit u1(23)\overrightarrow{u_{1} } \left(\begin{array}{c} {-2} \\ {3} \end{array}\right) un vecteur de la droite (d1)\left(d_{1} \right).
Soit u2(22)\overrightarrow{u_{2} } \left(\begin{array}{c} {-2} \\ {2} \end{array}\right) un vecteur de la droite (d2)\left(d_{2} \right).
Soit (0;i;j)\left(0;\overrightarrow{i} ;\overrightarrow{j} \right) un repère du plan.
  • Deux vecteurs u(x;y)\overrightarrow{u} \left(x;y\right) et v(x;y)\overrightarrow{v} \left(x';y'\right) sont colinéaires si et seulement si det(u;v)=0\det\left(\overrightarrow{u} ;\overrightarrow{v} \right)=0 autrement dit si : xyxy=0xy'-x'y=0.
  • det(u;v)=xyxy\det\left(\overrightarrow{u} ;\overrightarrow{v} \right)=xy'-x'y est appelé déterminant.
Les vecteurs u1\overrightarrow{u_{1} } et u2\overrightarrow{u_{2} } ne sont pas colinéaires car : det(u1;u2)=(2)×23×(2)0\det\left(\overrightarrow{u_{1}} ;\overrightarrow{u_{2}} \right)=\left(-2\right)\times 2-3\times \left(-2\right)\ne 0.
Les droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) ne sont donc pas parallèles, elles sont donc sécantes.
Question 2

Déterminer les coordonnées du point d'intersection entre les deux droites.

Correction
Comme les droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) sont sécantes, elles admettent un point d'intersection.
Pour déterminer les coordonnées de celui-ci, il nous faut résoudre un système deux équations à deux inconnues.
Il vient alors :
{3x+2y7=02x+2y6=0\left\{\begin{array}{ccccccc} {3x} & {+} & {2y} & {-} & {7} & {=} & {0} \\ {2x} & {+} & {2y} & {-} & {6} & {=} & {0} \end{array}\right.
Pour résoudre ce système, nous allons procéder par la méthode par combinaison.
En effet, on observe que les coefficients devant les yy sont égaux.
Nous pouvons donc soustraire les deux lignes.
On obtient :
3x+2y7(2x+2y6)=03x+2y-7-\left(2x+2y-6\right)=0
3x+2y72x2y+6=03x+2y-7-2x-2y+6=0
x1=0x-1=0
x=1x=1
On remplace maintenant xx par 11 dans la 11ère équation du système, il vient alors :
3×1+2y7=03\times 1+2y-7=0
3+2y7=03+2y-7=0
2y4=02y-4=0
2y=42y=4
y=2y=2
On s'assure également que x=1x=1 et y=2y=2 vérifient la 22ème équation du système.
Ainsi :
2x+2y6=2×1+2×262x+2y-6=2\times 1+2\times 2-6
2x+2y6=02x+2y-6=0
Il en résulte que les coordonnées du point d'intersection entre (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) est le point que l'on note I(1;2)I\left(1;2\right).